PRIMOSOMA: KOMPONENTY, FUNKCE A APLIKACE - BIOLOGIE - 2025

Primosome, v genetice a dalších odvětvích biologie, je odpovědný za vykonávání první kroky, které vedou k replikaci DNA proteinový komplex. Replikace DNA je složitý proces, který zahrnuje několik fází, z nichž každá je přísně regulována, aby zajistila věrnost a správnou segregaci generovaných molekul.

Replikační komplex, který provádí všechny kroky replikace, se nazývá replikom a ten, kdo je zodpovědný pouze za jeho iniciaci, primosom. Těmto tělům nebo somesům jsou pouze proteiny, které zůstávají spojeny a vytvářejí komplexní multiproteinovou superstrukturu. Mnoho dalších vedlejších proteinů však v primozomech plní další roli.

Primosom musí syntetizovat malou molekulu RNA, která říká DNA polymerázám, kde začít de novo syntézu DNA. Tato malá molekula RNA se nazývá primer (pro ostatní, primer), protože aktivuje (tj. Začíná) reakci syntézy DNA.

Ve španělštině znamená primar zvítězit, vyniknout, ovládnout nebo udělit nadřazenost něčemu nebo někomu. To znamená, že dáváte přednost. V angličtině znamená „připravit se“ připravit se na něco nebo být na něco připraven.

V každém případě musí být každá biologická reakce řízena něčím a replikace DNA není výjimkou.

Komponenty

Obecně řečeno, každá replikační vidlička by měla najímat alespoň jeden primozom. K tomu dochází na konkrétním místě (sekvenci) v DNA zvaném ori, podle počátku replikace.

Právě na tomto místě musí být syntetizována specifická molekula RNA (primer), aby převládla syntéza nové DNA. Bez ohledu na to, zda je replikace jednosměrná (jediná replikační vidlička s jedním směrem) nebo obousměrná (dvě replikační vidlice, směrem ke dvěma opačným směrem), musí se DNA otevřít a „stát se“ jediným pásem.

Tzv. Vedoucí pás (3 'až 5' smysl) umožňuje kontinuální syntézu DNA v 5 'až 3' smyslu, počínaje jediným hybridním místem DNA: RNA.

Retardovaný pás v opačném směru slouží jako šablona pro diskontinuální syntézu nové DNA ve frakcích zvaných Okazaki fragmenty.

Aby vznikl každý fragment Okazaki, musí být iniciační reakce vždy upřednostněna se stejnými primozomy (pravděpodobně znovu použitými), aby se vytvořil stejný typ hybridů.

Pojistné

RNA primáza je DNA-dependentní RNA polymeráza; enzym, který používá DNA jako templát pro syntézu RNA komplementární k její sekvenci.

RNA primáza se ve spojení s helikázou váže na templátovou DNA a syntetizuje primer nebo primer o délce 9-11 nt. Počínaje 3 'koncem této RNA a působením DNA polymerázy se začíná prodlužovat nová molekula DNA.

Helicasa

Další základní složkou primosomu je helikáza: enzym schopný uvolnit dvojpásmovou DNA a vést k jednopásmové DNA v oblasti, kde působí.

Právě v tomto jednokopovém substrátu DNA působí RNA primáza, aby vytvořila primer, ze kterého se syntéza DNA prodlužuje DNA polymerázou, která je součástí replikomu.

DNA polymeráza

Ačkoli pro některé, zahrnutím DNA polymerázy, už mluvíme o replikomu, pravdou je, že pokud není zahájena syntéza DNA, reakce nepřevládla. A to je dosaženo pouze pomocí primozomu.

V každém případě DNA polymerázy jsou enzymy schopné syntetizovat DNA de novo ze šablony, která je vede. Existuje mnoho typů DNA polymeráz, z nichž každá má své vlastní požadavky a vlastnosti.

Všichni přidávají deoxynukleotidtrifosfát do řetězce, který roste od 5 'do 3'. Některé, ale ne všechny, DNA polymerázy mají testovací čtecí aktivitu.

To znamená, že po přidání řady nukleotidů je enzym schopen detekovat chybné začlenění, lokálně degradovat postiženou oblast a přidat správné nukleotidy.

¿ Jiné proteiny v primozomu?

Přesně řečeno, uvedené enzymy by stačily k upřednostnění syntézy DNA. Bylo však zjištěno, že další proteiny se účastní sestavování a funkce primosomu.

Spor není snadné vyřešit, protože primozomy z různých oblastí života mají charakteristické funkční schopnosti. Kromě toho by měl být přidán arzenál RNA bratranců kódovaných viry.

Můžeme dojít k závěru, že každý primozom má schopnost interagovat s jinými molekulami v závislosti na funkci, kterou bude plnit.

Další funkce primozomů

Bylo zjištěno, že primozomy se mohou také podílet na polymeraci molekul DNA nebo RNA, na terminálním přenosu různých typů nukleotidů, na některých opravných mechanismech DNA, jakož i na rekombinačním mechanismu známém jako terminální spojení konců. není homologní.

Konečně bylo také pozorováno, že primozomy nebo alespoň bratranci by se mohly také podílet na restartování replikace na zastavených vidlicích.

Dalo by se říci, že primosomy nejenže iniciují tento základní mechanismus metabolismu DNA (replikace), ale také přispívají k jeho kontrole a homeostáze.

Aplikace

Bakteriální primozom je předmětem aktivního výzkumu jako cílového místa, které by mohlo umožnit vývoj silnějších antibiotik. V Escherichia coli je primáza translačním produktem genu dnaG.

Přestože všechny živé bytosti používají podobný mechanismus k zahájení replikace DNA, protein DNA-G má vlastnosti, které jsou jeho vlastní a jedinečné.

Z tohoto důvodu jsou navrženy biologicky aktivní sloučeniny, které by specificky napadly primozom bakterie, aniž by ovlivňovaly člověka, který se stal obětí bakteriální infekce.

Zdá se, že tato strategie je tak slibná, že výzkum je zaměřen na další složky bakteriálního replikace. Kromě toho inhibice primosomové primázy a helikázy některých herpesvirů poskytla vynikající klinické výsledky v boji proti virům varicella zoster a herpes simplex.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^th Edition). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
2. Baranovskiy, AG, Babayeva, ND, Zhang, Y., Gu, J., Suwa, Y., Pavlov, YI, Tahirov, T.H. (2016) Mechanismus společné syntézy primerů RNA-DNA lidským primozomem. Journal of Biological Chemistry, 291: 10006-10020.
3. Kaguni, JM (2018) Makromolekulární stroje, které duplikují chromozom Escherichia coli jako cíle pro objevování léčiv. Antibiotcis (Basel), 7. doi: 10,3390 / antibiotika7010023.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Molekulární buněčná biologie (8 ^th edition). WH Freeman, New York, NY, USA.
5. Shiraki, K. (2017) Inhibitor helikázy-primázy amenamevir pro infekci herpesvirem: K praktické aplikaci při léčbě herpes zoster. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.