PRIMOSOMA: KOMPONENTER, FUNKTIONER OG APPLIKATIONER - BIOLOGI - 2025

Et primosom inden for genetik og andre grene af biologi er et multiproteinkompleks med ansvar for udførelse af de første trin, der fører til DNA-replikation. DNA-replikation er en kompleks proces, der involverer flere trin, hver af dem strengt reguleret for at sikre troskab og korrekt segregering af de genererede molekyler.

Det replikative kompleks, der udfører alle replikationstrin, kaldes replisomet, og det, der kun er ansvarligt for dets start, primosomet. Kun de proteiner, der forbliver associeret og danner en kompleks multiproteinoverbygning, hører til disse kroppe eller somes. Imidlertid tjener mange andre hjælpeproteiner yderligere roller i primosomer.

Primosomet skal syntetisere et lille RNA-molekyle, der fortæller DNA-polymeraser, hvor de novo-DNA-syntese skal begynde. Dette lille RNA-molekyle kaldes primeren (for andre, primer), da det primer (dvs. det starter) DNA-syntesereaktionen.

På spansk betyder primar at sejre, skille sig ud, at dominere eller give forrang til noget eller nogen. Det vil sige, give præference. På engelsk betyder 'at prime' at forberede eller være klar til noget.

Under alle omstændigheder skal enhver biologisk reaktion styres af noget, og DNA-replikation er ingen undtagelse.

komponenter

Generelt set skal hver replikationsgaffel rekruttere mindst et primosom. Dette forekommer på et specifikt sted (sekvens) i DNA kaldet ori, efter replikationsorigin.

Det er på dette sted, hvor det specifikke RNA-molekyle (primer) skal syntetiseres, at syntesen af ​​det nye DNA vil sejre. Uanset om replikationen er ensrettet (en enkelt replikationsgaffel med en enkelt retning) eller tovej (to replikationsgafler, mod to modsatte retninger), skal DNA'et åbne og "blive" et enkelt bånd.

Det såkaldte lederbånd (3 'til 5' forstand) tillader kontinuerlig syntese af DNA i 5 'til 3' forstand, startende fra et enkelt DNA: RNA-hybridsted.

Det tilbagestående bånd i den modsatte retning fungerer som en skabelon for den diskontinuerlige syntese af nyt DNA i fraktioner kaldet Okazaki-fragmenter.

For at give anledning til hvert Okazaki-fragment skal initieringsreaktionen prioriteres hver gang med de samme primosomer (sandsynligvis genbrugt) for at danne den samme type hybrider.

Præmie

RNA-primase er en DNA-afhængig RNA-polymerase; et enzym, der bruger DNA som en skabelon til at syntetisere et RNA komplementært til dets sekvens.

RNA-primase, i forbindelse med helikase, binder til skabelon-DNA og syntetiserer en primer eller en primer med en længde på 9-11 nt. Fra 3'-enden af ​​dette RNA og ved hjælp af DNA-polymerase begynder et nyt DNA-molekyle at forlænges.

Helicasa

En anden grundlæggende komponent i primosomet er en helikase: et enzym, der er i stand til at afvikle dobbeltbånd-DNA og give anledning til enkeltbånd-DNA i det område, hvor det virker.

Det er i dette enkeltbånd-DNA-substrat, at RNA-primase fungerer som at give anledning til primeren, hvorfra DNA-syntese strækker sig med DNA-polymerasen, som er en del af replisomet.

DNA-polymerase

Selvom vi for nogle ved at inkludere DNA-polymerase allerede taler om replikomet, er sandheden, at hvis DNA-syntese ikke startes, har reaktionen ikke sejret. Og dette opnås kun ved primosomet.

Under alle omstændigheder er DNA-polymeraser enzymer, der er i stand til at syntetisere DNA de novo fra en skabelon, der leder dem. Der er mange typer DNA-polymeraser, hver med sine egne krav og egenskaber.

De tilsætter alle deoxynucleotid-triphosphat til en streng, der vokser 5 'til 3'. Nogle, men ikke alle, DNA-polymeraser har testlæseaktivitet.

Det vil sige, efter at en række nukleotider er tilsat, er enzymet i stand til at detektere forkerte inkorporeringer, lokalt nedbrydende det berørte område og tilføje de korrekte nukleotider.

¿ Andre proteiner i primosomet?

Strengt taget ville de nævnte enzymer være tilstrækkelige til at prioritere DNA-syntese. Imidlertid har andre proteiner vist sig at deltage i samlingen og funktionen af ​​primosomet.

Kontroversen er ikke let at løse, fordi primosomer fra forskellige livsområder har forskellige funktionelle egenskaber. Derudover bør arsenalet af RNA-fætre tilføjes dem, der kodes af vira.

Vi kunne konkludere, at hvert primosom har evnen til at interagere med andre molekyler afhængigt af den funktion, det vil udføre.

Andre funktioner af primosomer

Det har vist sig, at primosomer også kan deltage i polymerisationen af ​​DNA- eller RNA-molekyler, i den terminale overførsel af forskellige typer nukleotider, i nogle DNA-reparationsmekanismer såvel som i rekombinationsmekanismen, der er kendt som terminalforbindelse af ender. ikke homolog.

Endelig er det også blevet observeret, at primosomer, eller i det mindste fætre, også kunne være involveret i genstart af replikation ved stoppede gafler.

Vi kunne sige, at på en eller anden måde starter primosomerne ikke kun denne grundlæggende mekanisme af DNA-metabolisme (replikation), men også bidrager til dens kontrol og homeostase.

Applikationer

Det bakterielle primosom er genstand for aktiv forskning som et målsted, der kunne muliggøre udvikling af mere kraftfulde antibiotika. I Escherichia coli er primase det translationelle produkt af dnaG-genet.

Selvom alle levende væsener bruger en lignende mekanisme til at initiere DNA-replikation, har DNA-G-proteinet karakteristika, der er dets eget og unikke.

Af denne grund designes biologisk aktive forbindelser, der specifikt ville angribe primosomet af bakterien, uden at det påvirker mennesket offer for en bakteriel infektion.

Strategien ser ud til at være så lovende, at forskningen rettes mod andre komponenter i bakteriepåfyldningen. Endvidere har hæmning af primosom primase og helikase af nogle herpesvirus givet fremragende kliniske resultater i kampen mod varicella zoster og herpes simplex vira.

Referencer

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) Mekanisme for samordnet RNA-DNA-primersyntese af det humane primosom. Journal of Biologisk Kemi, 291: 10006-10020.
3. Kaguni, JM (2018) De makromolekylære maskiner, der duplikerer Escherichia coli-kromosomet som mål for opdagelse af medikamenter. 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). Molekylær cellebiologi (8 ^th udgave). WH Freeman, New York, NY, USA.
5. Shiraki, K. (2017) Helicase-primaseinhibitor amenamevir til herpesvirusinfektion: Mod praktisk anvendelse til behandling af herpes zoster. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.