דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים.
לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: פעילות DNA פולימראז ופעילות תיקון נזקי DNA במהלך מחזור התא.
DNA תהליך שכפול ה
בתהליך שכפול ה - DNA נוצר העתק של מולקולות ה DNA בתאים. המולקולה החדשה מסונתזת מנוקלאוטידים נוקלאוטידים חופשיים אשר נמצאים בתא. התהליך מבוצע ע"י האנזים DNA פולימראז . התבנית ליצירת מולקולת ה – DNA החדשה היא המולקולה הקיימת בגרעין התא. תהליך השכפול מתרחש לפני תהליכי חלוקת התא הבאים: פליגה
,פליגה
מיוזה
ומיטוזה
תהליך השכפול הוא תהליך סמי-קונסרבטיבי, כלומר כל אחת ממולקולות ה DNA החדשות מורכבת מגדיל אחד ממולקולת ה DNA המקורית וגדיל שני שנוצר בזמן תהליך השכפול.
הצורה שמתקבלת בזמן השכפול נקראת מזלג ההכפלה (Replication fork) . הפרדת שני הגדילים המרכיבים את מזלג ההכפלה מתרחשת ע"י האנזים הליקאז (Helicase) שמפרק את קשרי המימן בין הבסיסים.
זיהוי אזור השכפול וקישור הדנ"א פולימראז נעשה בעזרת פריימר.
פולימראזות DNA
תפקידו העיקרי של האנזים DNA פולימראז הוא להשלים את גדיל ה DNA לדו-גדיל ע"י הנוקלאוטידים המצויים בסביבתו. הגדיל החדש מסונתז לפי התבנית של גדיל ה DNA הנגדי שאותו הוא משכפל. תהליך השכפול צורך אנרגיה, אשר מתקבלת מפירוק שני פוספאטים ממולקולת ה dNTP
הקופקטוראשר מתחברת בעזרת Mg+2 . מכיוון שהפולימראז יודע להאריך רק שרשרת קיימת הוא מתחיל מאזור דו-גדילי ואז עובר לאזור חד-גדילי. סינתוז הגדיל החדש מתבצע מכיוון 5' ל-3'. בסיום התהליך מתקבלת מולקולת DNA דו-גדילית, כאשר הגדיל החדש שסונתז בנוי בצורה ההופכית (אנטיסנס) למולקולת התבנית.
בנוסף DNA פולימראז הוא בעל פעילות של אקסונוקלאז, כלומר הוא יכול לתקן שגיאות של הכנסת נוקלאוטידים ובכך למנוע מוטציות.
בפרוקריוטים קיימים שלושה סוגי DNA פולימרז:
DNA פולימראז I – לפולימראז זה יש 3 פעולות: סנתוז ה DNA מ '5 ל '3 , אקסונוקלאז מ '3 ל '5, אקסונוקלאז מ '5 ל '3.
DNA פולימראז II – אנזים אשר משמש כגיבוי לשכפול מ '5 ל '3 וכאקסונוקלאז מ '3 ל '5.
DNA פולימראז III – שכפול בקצב מהיר בהרבה מאשר פולימראז I .
באאוקריוטים הפולימראזות העיקריות אשר משתתפות בתהליך השכפול הן אלפא, בטא, סיגמה, גמא, טטה, למדא, דלתא, מיו ואפסילון.
אלפא , דלתא ואפסילון:
שייכים למשפחת פולימראזות B , מעורבים בעיקר ברפלקציה של DNA בגרעין התא.
בטא, סיגמה, מיו ולמדא:
שייכים למשפחת פולימראזות X , נמצאים בעיקר בבעלי חוליות, אך נמצאים מעט גם בצמחים ובפטריות. פולימראזות אלו הם בעלי אזורים מאוד שמורים, אשר כוללים 2 מבנים של הליקס בעלי מוטיב של ראש סיכה, אשר הכרחיים לאינטראקציות של DNA פולימראזות. מוטיב אחד נמצא בדומיין 8 kDa, אשר בה באינטראקציה עם ה DNA במורד הזרם ומוטיב נוסף אשר ממוקם בדומיין ה"אגודל", אשר בה באינטראקציה עם גדיל הפריימר.
פולימראז בטא נחוץ לצורך תיקון בסיסים, מסלול תיקון DNA אשר הכרחי לתיקון בסיסים שעברו חימצון או אלקילאציה.
פולימראזות למדה ומיו מעורבים במכניזם לחיבור מחודש של שברים בגדילים כפולים של DNA, שנבעו מפגיעה של קרינה מייננת או מי - חמצן.
גמא וטטה:
שייכים למשפחת A פולימראזות. פולימראז גמה משכפל, מתקן ובעל פעילות הגהה של אקסונוקלאז מ '3 ל '5 ופעולת החלפת בסיסים פגומים.
פעילותו של פולימראז טטה לא ברורה לחלוטין, אך הוא ידוע כמאריך פריימרים לא תואמים והוא בעל פעילויות נוספות.
מבנה האנזים ואופן פעילותו הייחודית
דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. הוא משתייך למשפחת ה - X DNA פולימראזות. משקלו המולקולרי הוא 40 kDa, הוא בנוי מ 336 חומצות אמיניות.
אנזים זה הוא מונומר, וכל תת יחידה נקשרת לקופקטורים, 2 יוני מגנזיום. הוא נמצא לרוב בציטופלסמה של התא, אך עובר טרנסלוקציה לגרעין התא במקרה של נזק ל DNA. ישנם מספר ואריאנטים לאנזים זה.
לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: פעילות DNA פולימראז ופעילות תיקון נזקי DNA במהלך מחזור התא. הוא אחראי על הסרת בסיסים פגומים, אשר פוגמים במבנה האלפא הליקס של ה DNA ועלולים לגרום למוטציות.
DNA פולימראז בטא ממלא רווחים בסינתזת ה DNA, הסרת סוכר פוספאט בקצה '5 והוספת נוקלאוטיד אחד לקצה '3 לגאפ הבודד הנוצר ב DNA.
לאנזים DNA פולימראז בטא אין פעילות הגהה, כך שהדיוק שלו נובע אך ורק מתוך בחירה סלקטיבית של נוקלאוטידים, כלומר להבדיל מאנזימי פולימראז אחרים הוא לא חוזר בכיוון הנגדי של הגדיל ובכך אינו מסוגל לבקר את עצמו.
הפונקציונליות של DNA פולימראז בטא, סלקטיביות נוקלאוטידים, קורית בעיקר בזמן היווצרות הקשר הפוספודיאסטרי, למרות שאנזים זה הוא גם בעל יכולת כלשהי להעדיף את הנוקלאוטיד הנכון והמתאים בזמן החיבור.
מצבים בהם האנזים בא לידי ביטוי
האנזים לוקח חלק בתיקון הDNA, במיוזה ותהליך ההתפתחות מוח העובר. בנוסף לאנזים תפקיד ברקומבינציה הומולוגית ובשיחלוף מקטעי DNA.
התפתחות מערכת העצבים היא שלב קריטי בהתפתחות העוברית כולה. תיקון שגיאות ברמת ה DNA בשלב זה תורם להתפתחות תאי עצב תקינים, מה שיוביל להתפתחות עוברית מוחית תקינה.
תהליך עיבוד האנזים ומעברו מהציטופלסמה אל הגרעין
האבולוציה של האנזים
המודיפיקציות השונות של החלבון
פעילות האנזים בהקשר למחלות גנטיות שונות
נמצא שיש קשר בין עלייה בפעילות החלבון לבין מספר סוגי סרטן. כלומר במצב של התפרצות מספר סוגי סרטן, הגוף מנסה לתקן את המוטציות שהובילו להתפרצות הסרטן. בנוסף החלבון מעודד אפופטוזיס.
בקרה על ביטוי החלבון
מכיוון שמדובר בחלבון מאוד חשוב, מתבצעות עליו מספר רמות של בקרה.
בקרה ברמת התעתוק באמצעות גורמי תעתוק מסויימים, בקרה ברמת התרגום וגם ברמה שלאחר תרגום.
| |
