I. Einleitung
– II. Monomer und Dimer-Struktur
III. Wechselwirkungen mit DNA
IV. Referenzen
Richtungen
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I., Einleitung
Das bemerkenswerte, donutförmige Molekül zu Ihrer Linken ist die Beta-Untereinheit der DNA-Polymerase III von E. coli (pol III). Diese Untereinheit sorgt für die bemerkenswerte Prozessivität des Holoenzyms während der DNA-Replikation. Prozessivität bezieht sich auf die Fähigkeit von Polymerasen, einer wachsenden Kette viele Hunderte oder Tausende von Nukleotiden zuzusetzen, ohne sich von der Schablone zu lösen. Die Prozessivität erklärt teilweise die schnellen Raten der DNA-Synthese durch DNA-Polymerasen. Zum Beispiel repliziert E. coli sein gesamtes Genom in ~40 Minuten (~80.000 bp/min)., Die pol III Beta-Untereinheit ist eine ringförmige Klammer, die DNA in einem zentralen 35-Angström-Loch umfasst und den Rest von pol III an die Schablone bindet.
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II. Monomer-und Dimerstruktur
Die Beta-Untereinheit ist ein Homodimer von zwei, 366 Aminosäuremonomeren, wobei jedes Monomer eine Hälfte des Exponats liefert.
Die Dimer-Schnittstelle ist eine neuartige Fortsetzung einer Betablattstruktur über die Monomer-Grenze hinweg, die nicht von Intra-Monomeren-Betablättern zu unterscheiden ist (eine Schnittstelle ist hier dargestellt).,mit starken Wasserstoffbrücken, die die Beta – Stränge über die Grenzfläche hinweg verbinden, gibt es mehrere andere Verbindungen, die zur Stabilisierung des Dimers beitragen, darunter:
hydrophobe Wechselwirkungen von Aminosäureseitenketten-R Gruppen von phe106 und ile108 einer Monomerpackung gegen ile272 und leu273 der anderen und bilden einen hydrophoben Kern;
ionische Bindungen (Salzbrücken) zwischen vier Paaren von Aminosäureseitenketten, die Lösungsmittel (Wasser) ausgesetzt sind;
ionische Bindungspaare (arg96-glu300 und arg103-glu304), die für Lösungsmittel unzugänglich sind und wahrscheinlich besonders starke ionische Bindungen bilden.,
Die beiden Carboxy-Termini lösen sich vom Gesicht, das den Rest des Pol III-Holoenzyms bindet. Beachten Sie, dass diese Fläche markante Schleifen enthält, die sich gut zum Binden anderer Pol III-Untereinheiten eignen.
Jedes Monomer umfasst drei Domänen mit nahezu identischer Struktur, aber nicht identischer Aminosäuresequenz. Die Amino -, Zentral-und Carboxy-Domänen beherbergen jeweils eine äußere Schicht aus zwei Betablättern, die 2 innere Alpha-Helices unterstützen. So, der Kern der Dimer-clamp ist gefüttert mit 12 alpha-helices (2 helices/domain x 3 domains/monomer-x-2-Monomere).,
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III. Wechselwirkung mit DNA
Das 35-Angstrom-Loch des Beta-Dimers ist groß genug, um doppelhelikale Nukleinsäure mit geringem sterischen Hindernis aufzunehmen, wie hier für B-DNA modelliert (~20 Angstrom-Durchmesser). Die Neigung der 12 zentralen Alpha-Helices ist aufgrund der symmetrischen Anordnung der sechs Domänen ähnlich. Die Achse jeder Alpha-Helix ist senkrecht zum Zuckerphosphat-Rückgrat sowohl der Haupt-als auch der Neben-DNA-Rillen zu sehen, wenn die DNA senkrecht zur Ebene des Beta-Klemmrings modelliert wird., Viele DNA-bindende Proteine enthalten Alpha-Helices, die parallel zum Nukleinsäure-Rückgrat ausgerichtet sind. Diese Orientierung ermöglicht es den Alpha-Helices, die Hauptnut der Ziel-DNA zu erkennen und in sie zu passen. Im Gegensatz dazu scheint die senkrechte Ausrichtung der Beta-Clamp-Helices und des DNA-Rückgrats den Zugang des Proteins zu beiden DNA-Rillen zu verhindern und daher ein schnelles Gleiten der Klemme entlang der DNA-Achse zu erleichtern.,
Diese Prinzipien gelten für die Wechselwirkung mit A-Form-DNA-RNA-Duplexen (~25 Angström-Durchmesser), die an der Stelle der anfänglichen Klemmung der Beta-Untereinheit an der RNA-grundierten Schablone des Beginns eines Okazaki-Fragments gefunden wurden.