Holoencima ADN polimerase III

O holoencima ADN polimerase III ou holoenzima DNA polimerase III é o principal complexo encimático que intervén na replicación do ADN procariótica. O complexo está formado pola ADN polimerase III e outras varias proteínas, que se denominan subunidades. Foi descuberto por Thomas Kornberg (fillo de Arthur Kornberg) e Malcolm Gefter en 1970 na bacteria E.coli. O complexo ten unha alta procesividade (é dicir, o número de nucleótidos engadidos cada vez que se une o encima ao ADN é alto) e, funciona en conxunción con outras ADN polimerases (ADN pol I, ADN pol II, ADN pol IV, e ADN pol V). Ademais da súa capacidade de polimerizar o ADN, que o fai o principal holoencima implicado na replicación do ADN, este holoencima ten tamén actividade de corrección de probas para corrixir erros de replicación por medio dunha actividade de exonuclease 3'→5'. A ADN pol III é un compoñente do replisoma, que está localizado na forquita de replicación.

Esquema da ADN polimerase III* coas súas subuinidades e sen as subunidades beta (coas que se formaría o holoencima completo).

Compoñentes

O replisoma está composto polos seguintes elementos:

• 2 encimas ADN pol III (o núcleo ou core do complexo), que consta cada un das subunidades α, ε e θ.
  • a subunidade α (alfa, codificada polo xene dnaE) é a que ten a actividade de polimerase, polo que é a verdadeira ADN pol catalítica. A nova cadea crece en dirección 5'→3'.
  • a subunidade ε (epsilon, xene dnaQ) ten unha actividade de exonuclease 3'→5'.
  • a subunidade θ (theta, xene holE) estimula a actividade de corrección de probas da subunidade ε.
• 2 unidades β (beta, xene dnaN), que actúan como abrazadeiras do ADN ou abrazadeiras escoregantes, que manteñen unida a polimerase ao ADN. Teñen forma de C, e entre as dúas forman unha estrutura con forma de donut que abraza o ADN e impide que o encima se separe facilmente do ADN.
• 2 unidades τ (tau, xene dnaX), que actúan para dimerizar dous dos encimas do núcleo do complexo (subunidades α, ε, e θ).
• 1 unidade γ (gamma, tamén produto do xene dnaX), que actúa como un cargador de abrazadeiras para os fragmentos de Okazaki da cadea descontinua ou retardada do ADN en replicación, axudando ás dúas subunidades β a formar unha unidade e unirse ao ADN. Forma un subcomplexo que consta de subunidades γ, 1 subunidade δ (delta, xene holA), e 1 subunidade δ' (delta prima, xene holB). A δ está implicada na copia da cadea retardada.
• Subunidades Χ (X=khi, xene holC) e Ψ (psi, xene holD), que forman un complexo 1:1 e únense a γ ou τ.

Todas estas subunidades agrúpanse ou subensámblanse da seguinte maneira: hai un núcleo ou core do complexo (formado polas subunidades alfa, epsilon, theta), unha subunidade tau, un complexo gamma ou cargador de grampas (formado polas subunidades gamma, delta, delta prima, khi e psi), e unha grampa escorregante (formada pola subunidade beta).

Actividade

A ADN polimerase III sintetiza pares de bases a unha velocidade de aproximadamente 1000 nucleótidos por segundo. A actividade da ADN pol III empeza despois da separación das cadeas na orixe de replicación. A síntese de ADN con este encima non pode empezar de novo, é dicir, se non hai xa unha cadea formada á cal unir os novos nucleótiso (non pode coller o primeiro nucleótido e unilo ao segundo, empezando así unha nova cadea). Para solucionar isto sintetízase un cebador de ARN, complementario a unha porción dunha das cadeas do ADN, que é sintetizado polo encima primase (unha ARN polimerase), que si pode sintetizar partindo de cero, e a ese cebador uniranse os novos desoxirribonucleótidos:

("!" significa ARN, '"$" significa ADN, "*" significa polimerase)

--------> 
         * * * *
! ! ! !  _ _ _ _    
_ _ _ _ | ARN   |   <--esqueleto ribosa-fosfato da molécula
G U A U | pol   |   <--cebador de ARN
* * * * |_ _ _ _|   <--pontes de hidróxeno
C A T A G C A T C C <--molde de ADN monocatenario (ssDNA)
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <--esqueleto desoxirribosa-fosfato
$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Adición no 3'OH

A medida que progresa a replicación e o replisoma se move cara a adiante, a ADN polimerase III chega ao cebador de ARN e empeza a replicar o ADN, engadindo nucleótidos ao gupo 3'OH do extremo do cebador:

         * * * *
! ! ! !  _ _ _ _
_ _ _ _ | ADN   |   <--esqueleto ribosa-fosfato da molécula
G U A U | Pol   |   <--cebador de ARN
* * * * |_III_ _|   <--pontes de hidróxeno
C A T A G C A T C C <--molde de ADN monocatenario (ssDNA)
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <--esqueleto desoxirribosa-fosfato
$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Síntese do ADN

A ADN polimerase III sintetiza despois as fibras continua e descontinua do ADN, dependendo de sobre que cadea do ADN está (a descontinua ou retardada está formada polos fragmentos de Okazaki). A ADN polimerase III ten unha alta procesividade e, por tanto, sintetiza o ADN moi rapidamente. Esta alta procesividade débese en parte ás abrazadeiras β que "agarran" as dúas cadeas do ADN.

        ----------->
                    * * * *
! ! ! ! $ $ $ $ $ $ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _| ADN   |   <--esqueleto desoxirribosa-fosfato (parte dereita)
G U A U C G T A G G| pol   |   <--cebador de ARN + ADN
* * * * * * * * * *|_III_ _|   <--pontes de hidróxeno
C A T A G C A T C C <--molde de ADN monocatenario (ssDNA)
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ <--esqueleto desoxirribosa-fosfato
$ $ $ $ $ $ $ $ $ $

Eliminación de cebadores

Despos da replicación da rexión desexada, o cebador de ARN é eliminado pola ADN polimerase I por un proceso chamado nick translation (traslación de amosega). Ao eliminar o cebador de ARN a propia ADN pol I enche o oco con desoxirribonucleótidos, e despois a ADN ligase liga a amosega ADN-ADN entre o novo fragmento de Okazaki e a cadea anterior. Son necesarios as ADN polimerases I e III, e moitos outros encimas para que se produza a replicación do ADN con alta fidelidade e procesividade.

Véxase tamén

Outros artigos

• ADN polimerase
• ADN polimerase I
• ADN polimerase II
• Replicación do ADN

Ligazóns externas

• Visión xeral na Oregon State University
• MeshName - DNA+Polymerase+III [1]
• Clamping down on pathogenic bacteria – como inactivar o complexo da ADN polimerase III esencial en bacterias resistentes a antibióticos