שיעור #4
האנזים DNA-פולימראז מאריך את הפריימר. הגדיל שמתחיל מקצה 5' מוארך, והוא הגדיל המוביל.
הגדיל השני (ה Lagging Strand) משוכפל מקטעים-מקטעים (ע"י פריימרים של RNA) והאנזים הליקאז ממשיך לפתוח אותו וכך גם הוא מוארך.
קיים תהליך של סילוק פריימר הRNA, החלפתו בפריימר DNA והשלמת הרווחים בין הפריימירים שהוחלפו.
השעתוק והשכפול של שני הגדילי מבוצעים ע"י האנזים DNA-פולימראז-3.
DNA-פולימראז-1 מבצע את סילוק הפריימרים של הRNA והשלמת הרווחים.
בתהליך זה, באה לידי ביטוי פעילותו של DNA-פולימראז-1: קצה ה 5'-אקסונוקליאז משמש כ Nick-Translation.
הDomain הC-טרמינלי הוא בעל יכולת הProof-Reading, כלומר בודק אם הוכנס הנוקליאוטיד הנכון (הDNA נכנס לחריץ בחלבון רק אם הנוקליאוטיד האחרון שהוכנס שגוי, והוא מתוקן).
האנזים מסלק בעזרת ה5'-אקסונוקליאז את ה5' של הRNA ובמקומו קושר מקטע DNA לשרשרת במקום 3'.
בסופו של דבר, DNA-פולימראז-1 מחליף את כל הRNA בDNA.
לDNA-פולימראז-3 אין ממש פעילות של 3'-אקסונוקליאז. הוא מכיל 10 פוליפפטידים שונים.
תת היחידה ε (אפסילון) היא זו שמקנה לאנזים את יכולת הק'-אקסונוקליאז.
תת היחידה θ (טטה) - לא ברור בדיוק מה תפקידה.
תת היחידה ρ (רהו) משמשת כDomain ומקשרת בין שתי תתי יחידות פונקציונליות, ומאפשרת שכפול בקצב אחיד עבור שני הגדילים.
תת היחידה β (בטא) אחראית לכך שהProcessivity של הDNA-פולימראז-3 גבוה כל כך. היא מקיפה את הDNA בטבעת, וכך גם מונעת ממנו תזוזה בלתי רצויה. כל האזורים שפונים כלפי פנים הטבעת הם הידרופוביים, ומכיוון שהDNA גם הוא הידרופובי, הוא נשאר בטבעת.
תת היחידה χ (חי) בעלת מס' תפקידים - אחד מהם הוא לבצע התאמה בין חומצות האמינו.
שלוש תת יחידות נוספות, γ (גמא), δ (דלתא) ו- ψ (פסי) "טוענות" את הטבעת על הDNA.
כשמולקולת ATP נקשרת לאחת מהן היא גורמת לשינוי קונפורמטיבי בקומפלקס הזה. הפתיחה של הטבעת מתבצעת ע"י הקישור של תת היחידה γ לקומפלקס β. כאשר מולקולת DNA נכנסת לטבעת, מתבצעת הידרוליזה של ATP לADP, נגרם שינוי קונפורמטיבי, הקומפלקס עוזב את תת-היחידה β, והיא עוזבת. האנזים הכולל עכשיו קשור למולקולת הDNA בעזרת הטבעת ותהליך השכפול יכול לצאת לפועל.
על הגדיל המוביל (Leading Strand) מספיק לטעון את הטבעת פעם אחת בלבד בכדי לאפשר סינתוז שלו באופן רציף.
על הגדיל המשלים (Lagging Strand) יש צורך לטעון את הטבעת על כל מקטע אוקזקי שנוסף.
המסקנה העולה מכך היא, שגם לאנזים DNA-פולימראז-3 יש יכולת Proof-Reading.
השלב האחרון הוא חיבור מקטעי האוקזקי (כלומר לאחר שכל מקטעי הRNA הוחלפו בDNA).
האנזים DNA-ליגאז הוא זה שמבצע את חיבור מקטעי הDNA בתנאי שבקצה הק3' יש הידרוקסיל על-גבי פחמן מס' 3 של המולקולה, וקיים פוספט על קצה ה5'.
אם לפוספט-α לא הייתה אפשרות של מעבר האלקטרון, הקשר לא יכול לצאת לפועל.
ה DNA-ליגאז עובר אקטיבציה ע"י קישור של אדנין-מונופוספט. כשהליגאז נקשר לאזור השבר מתבצעת התקפה נוקליאופילית ומתקבל קשר פוספודיאסתרי.
קבוצת TYPE-2 פותחת את הלולאה ומפרידה ממנה את מולקולת הDNA. לאחר מכן היא סוגרת את שני הגדילים בחזרה. משפחה זו של אנזימים פועלת גם על DNA מעגלי - האנזימים האלו אחראיים על שחרור קשרים מסובכים יותר כדי לשחרר לחץ.
האנזים DNA-פולימראז מאריך את הפריימר. הגדיל שמתחיל מקצה 5' מוארך, והוא הגדיל המוביל.
הגדיל השני (ה Lagging Strand) משוכפל מקטעים-מקטעים (ע"י פריימרים של RNA) והאנזים הליקאז ממשיך לפתוח אותו וכך גם הוא מוארך.
קיים תהליך של סילוק פריימר הRNA, החלפתו בפריימר DNA והשלמת הרווחים בין הפריימירים שהוחלפו.
השעתוק והשכפול של שני הגדילי מבוצעים ע"י האנזים DNA-פולימראז-3.
DNA-פולימראז-1 מבצע את סילוק הפריימרים של הRNA והשלמת הרווחים.
בתהליך זה, באה לידי ביטוי פעילותו של DNA-פולימראז-1: קצה ה 5'-אקסונוקליאז משמש כ Nick-Translation.
הDomain הC-טרמינלי הוא בעל יכולת הProof-Reading, כלומר בודק אם הוכנס הנוקליאוטיד הנכון (הDNA נכנס לחריץ בחלבון רק אם הנוקליאוטיד האחרון שהוכנס שגוי, והוא מתוקן).
האנזים מסלק בעזרת ה5'-אקסונוקליאז את ה5' של הRNA ובמקומו קושר מקטע DNA לשרשרת במקום 3'.
בסופו של דבר, DNA-פולימראז-1 מחליף את כל הRNA בDNA.
לDNA-פולימראז-3 אין ממש פעילות של 3'-אקסונוקליאז. הוא מכיל 10 פוליפפטידים שונים.
תת היחידה ε (אפסילון) היא זו שמקנה לאנזים את יכולת הק'-אקסונוקליאז.
תת היחידה θ (טטה) - לא ברור בדיוק מה תפקידה.
תת היחידה ρ (רהו) משמשת כDomain ומקשרת בין שתי תתי יחידות פונקציונליות, ומאפשרת שכפול בקצב אחיד עבור שני הגדילים.
תת היחידה β (בטא) אחראית לכך שהProcessivity של הDNA-פולימראז-3 גבוה כל כך. היא מקיפה את הDNA בטבעת, וכך גם מונעת ממנו תזוזה בלתי רצויה. כל האזורים שפונים כלפי פנים הטבעת הם הידרופוביים, ומכיוון שהDNA גם הוא הידרופובי, הוא נשאר בטבעת.
תת היחידה χ (חי) בעלת מס' תפקידים - אחד מהם הוא לבצע התאמה בין חומצות האמינו.
שלוש תת יחידות נוספות, γ (גמא), δ (דלתא) ו- ψ (פסי) "טוענות" את הטבעת על הDNA.
כשמולקולת ATP נקשרת לאחת מהן היא גורמת לשינוי קונפורמטיבי בקומפלקס הזה. הפתיחה של הטבעת מתבצעת ע"י הקישור של תת היחידה γ לקומפלקס β. כאשר מולקולת DNA נכנסת לטבעת, מתבצעת הידרוליזה של ATP לADP, נגרם שינוי קונפורמטיבי, הקומפלקס עוזב את תת-היחידה β, והיא עוזבת. האנזים הכולל עכשיו קשור למולקולת הDNA בעזרת הטבעת ותהליך השכפול יכול לצאת לפועל.
על הגדיל המוביל (Leading Strand) מספיק לטעון את הטבעת פעם אחת בלבד בכדי לאפשר סינתוז שלו באופן רציף.
על הגדיל המשלים (Lagging Strand) יש צורך לטעון את הטבעת על כל מקטע אוקזקי שנוסף.
המסקנה העולה מכך היא, שגם לאנזים DNA-פולימראז-3 יש יכולת Proof-Reading.
השלב האחרון הוא חיבור מקטעי האוקזקי (כלומר לאחר שכל מקטעי הRNA הוחלפו בDNA).
האנזים DNA-ליגאז הוא זה שמבצע את חיבור מקטעי הDNA בתנאי שבקצה הק3' יש הידרוקסיל על-גבי פחמן מס' 3 של המולקולה, וקיים פוספט על קצה ה5'.
אם לפוספט-α לא הייתה אפשרות של מעבר האלקטרון, הקשר לא יכול לצאת לפועל.
ה DNA-ליגאז עובר אקטיבציה ע"י קישור של אדנין-מונופוספט. כשהליגאז נקשר לאזור השבר מתבצעת התקפה נוקליאופילית ומתקבל קשר פוספודיאסתרי.
ביצורים פרוקריוטים (חיידקים למשל):
טופואיזומראז - (מקבוצה TYPE-1) אנזים זה משחרר את המתח שנוצר על הסליל וסוגר את הגדיל שוב.קבוצת TYPE-2 פותחת את הלולאה ומפרידה ממנה את מולקולת הDNA. לאחר מכן היא סוגרת את שני הגדילים בחזרה. משפחה זו של אנזימים פועלת גם על DNA מעגלי - האנזימים האלו אחראיים על שחרור קשרים מסובכים יותר כדי לשחרר לחץ.
ביצורים אאוקריוטים:
DNA-פולימראז-α אחראי על יצירת מקטעי אוקזקי.
DNA-פולימראז-1 מקושר עם הפרימאז. הפרימאז מייצר עבורו את הפריימר וכך הוא יכול להמשיך לשעתק.
DNA-פולימראז-β מעורב בתהליכי תיקון DNA. אצל חיידקים, DNA-פולימראז-2 מעורב גם כן בתהליכי תיקון.
DNA-פולימראז-γ אחראי על הכפלה של DNA-מיטוכונדריאלי. בחיידק אין מיטוכונדריאה ולכן אין לו אנזים מקביל.
DNA-פולימראז-δ אחראי על שכפול הגדיל המשלים.
DNA-פולימראז-ε הוא בעל תפקיד לא ברור...
לDNA-פולימראז-δ יש Processivity נמוך, אולם כאשר מחברים לו את הטבעת עם תת-היחידה β היעילות שלו עולה הצורה ניכרת.
ה ( PCNA - (Proliferating Cell Nuclear Antigen משמש כסמן לתאים מתחלקים במקרים רבים, כי רק תאים מתחלקים מכפילים את הDNA שלהם. הוא מגדיל את היעילות ומשמש כProcessivity-Promoting Factor.
האזור האחרון של הפריימר בDNA לינארי מהווה בעיה להשלמה מכיוון שאין עוד חלק לפניו.
בDNA של בקטריופאג', בקצוות 3' וגם 5' יש רצפים שחוזרים על עצמם והם משלימים. שני הקטעים נצמדים ומושלמים ע"י רצף משלים. בזמן השכפול כל וירוס מקבל עותק של כל הגנים.
במודל אחר, השייך לאדנו-וירוס נעשה שימוש בחלבון Terminal-Protein המשמש כפריימר מחוץ לDNA עצמו.
הוא משכפל גודל אחד בשלמותו ומורחק מהDNA. הגדיל הזה, בעל קצוות משלימים, עובר לצורה טבעתית, ובעזרת אנזים פריימר הוא עובר השלמה לגדיל משלים.
קיים מנגנון שמגביל את מספר הפעמים שניתן לחלק תאים. אצל בני האדם, בכל כרומוזום יש קומפלקס שנקרא "טלומר". בטלומר יש רצף DNA שחוזר על עצמו הרבה פעמים. האנזים טלומראז (סוג של DNA-פולימראז) מכיל בתוכו נוקליאוטידים ומוסיף בקצה 3' רצף שחוזר על עצמו פעמים רבות. רצף הטלומר שנוסף אינו מקודד ולכן אינו חשוב, כך שניתן "לקצץ" אותו.
אם לאחר מספר כלשהו של חלוקות תאים התקצר כל רצף הטלומר, מידע מקצה הDNA יאבד, מה שייגרום בסופו של דבר לאיבוד חלק מהגנים ולמוות של התאים. לכן, אורך החיים של התא, תלוי ברצף הטלומר.
קיימת השערה שלפיה הארכת רצף הטלומר יכולה להאריך חיי אדם.
הטלומראז פועל בשלב העוברי או בתאי גזע במוח העצם. לאחר השלב העוברי הוא מושתק.
הוספה בלתי מבוקרת של טלומראז עלולה לגרם לסרטן מכיוון שהוא ממשיך להאריך את רצף הטלומר, מה שגורם לחלוקה כמעט אינסופית של תאים.
DNA-פולימראז-1 מקושר עם הפרימאז. הפרימאז מייצר עבורו את הפריימר וכך הוא יכול להמשיך לשעתק.
DNA-פולימראז-β מעורב בתהליכי תיקון DNA. אצל חיידקים, DNA-פולימראז-2 מעורב גם כן בתהליכי תיקון.
DNA-פולימראז-γ אחראי על הכפלה של DNA-מיטוכונדריאלי. בחיידק אין מיטוכונדריאה ולכן אין לו אנזים מקביל.
DNA-פולימראז-δ אחראי על שכפול הגדיל המשלים.
DNA-פולימראז-ε הוא בעל תפקיד לא ברור...
לDNA-פולימראז-δ יש Processivity נמוך, אולם כאשר מחברים לו את הטבעת עם תת-היחידה β היעילות שלו עולה הצורה ניכרת.
ה ( PCNA - (Proliferating Cell Nuclear Antigen משמש כסמן לתאים מתחלקים במקרים רבים, כי רק תאים מתחלקים מכפילים את הDNA שלהם. הוא מגדיל את היעילות ומשמש כProcessivity-Promoting Factor.
האזור האחרון של הפריימר בDNA לינארי מהווה בעיה להשלמה מכיוון שאין עוד חלק לפניו.
בDNA של בקטריופאג', בקצוות 3' וגם 5' יש רצפים שחוזרים על עצמם והם משלימים. שני הקטעים נצמדים ומושלמים ע"י רצף משלים. בזמן השכפול כל וירוס מקבל עותק של כל הגנים.
במודל אחר, השייך לאדנו-וירוס נעשה שימוש בחלבון Terminal-Protein המשמש כפריימר מחוץ לDNA עצמו.
הוא משכפל גודל אחד בשלמותו ומורחק מהDNA. הגדיל הזה, בעל קצוות משלימים, עובר לצורה טבעתית, ובעזרת אנזים פריימר הוא עובר השלמה לגדיל משלים.
קיים מנגנון שמגביל את מספר הפעמים שניתן לחלק תאים. אצל בני האדם, בכל כרומוזום יש קומפלקס שנקרא "טלומר". בטלומר יש רצף DNA שחוזר על עצמו הרבה פעמים. האנזים טלומראז (סוג של DNA-פולימראז) מכיל בתוכו נוקליאוטידים ומוסיף בקצה 3' רצף שחוזר על עצמו פעמים רבות. רצף הטלומר שנוסף אינו מקודד ולכן אינו חשוב, כך שניתן "לקצץ" אותו.
אם לאחר מספר כלשהו של חלוקות תאים התקצר כל רצף הטלומר, מידע מקצה הDNA יאבד, מה שייגרום בסופו של דבר לאיבוד חלק מהגנים ולמוות של התאים. לכן, אורך החיים של התא, תלוי ברצף הטלומר.
קיימת השערה שלפיה הארכת רצף הטלומר יכולה להאריך חיי אדם.
הטלומראז פועל בשלב העוברי או בתאי גזע במוח העצם. לאחר השלב העוברי הוא מושתק.
הוספה בלתי מבוקרת של טלומראז עלולה לגרם לסרטן מכיוון שהוא ממשיך להאריך את רצף הטלומר, מה שגורם לחלוקה כמעט אינסופית של תאים.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה