ДНК-гираза

ДНК-гираза (ці проста гираза) - фермент бактэрыі E. coli і іншых пракарыёт, адносіцца да групы топоизомераз, які выклікае адукацыю адмоўных супервитков ў рэлаксаваць кальцавой малекуле ДНК. Хоць ДНК-гираза ставіцца да топоизомеразам тыпу II і гэтак жа, як яны, уносіць двуцепочечные парывы ў ДНК, яна ажыццяўляе гэта без выдаткаў энергіі АТФ [1].
У 2007 годзе гираза была апісана ў паразітычнага найпростага Plasmodium falciparum з тыпу Апикомплексы . У адрозненне ад гиразы E. coli, яна патрабуе выдаткаў АТФ [2].
Бактэрыяльная ДНК-гираза неабходная для праходжання рэплікацыі ДНК. Яна з'яўляецца мішэнню многіх антыбіётыкаў, напрыклад, налидиксовой кіслаты, новобиоцина [en] і ципрофлоксацина.
ДНК-гираза была апісана ў М. Геллертам з суаўтарамі ў 1976 годзе [3].
Змест
1 Механізм
2 Біялагічная ролю
3 Узаемадзеянне з антыбіётыкамі
4 Зваротная гираза
5 Заўвагі
6 Літаратура
механізм
механізм адукацыі адмоўных супервитков ДНК-гиразой
У агульных рысах механізм дзеяння ДНК -гиразы такі. Яна ўзаемадзейнічае з ДНК так, што ДНК намотваецца вакол яе. У тых месцах ДНК, што звязаны з гиразой, узнікае станоўчая сверхспирализация. Пасля гэтага фермент ўносіць у ДНК двуцепочечный разрыў і пераносіць двайную нітка з унутранага боку на знешнюю. Пасля гэтага гираза сшывае абодва разрыву, ператвараючы, такім чынам, станоўчыя супервитки ў адмоўныя [1]. Хуткасць працы гиразы дасягае каля 100 супервитков у хвіліну [3].
Апісаная вышэй мадэль дзеянні ДНК-гиразы пацвярджаецца побач эксперыментальных дадзеных. Вядома, што вакол фермента увінаецца частка ДНК даўжынёй прыблізна 120 н. п. Дакладней, гираза ўяўляе сабой тетрамер, і ДНК злучаецца з ферментам ў двух сайтах. Было таксама выяўлена, што ўзаемадзеянне ДНК і фермента не абмяжоўваецца унясеннем двуцепочечного разрыву:5'-канец ДНК звязваецца з 122 амінакіслотных астаткам (тыразін) гиразы (субадзінак А, гл. Ніжэй), а 3'-OH канец застаецца свабодным. Паколькі звязванне ДНК і гиразы з'яўляецца спецыфічным, у ДНК E. coli было выяўлена 2 спецыфічных сайта з наступнага кансэнсусны паслядоўнасцю [en]:5'-RNNNRNNRTGRYCTYNYNGNY-3 '[4].
Было ўстаноўлена, што разрыў адбываецца паміж нуклеатыдаў TG ( выдзелена вышэй). Ва ўсім геноме E. coli меркавана маецца парадку 45-50 буйных сайтаў звязвання з ДНК-гиразой, аднак гэта не азначае, што ўсе яны функцыянальныя. Маецца таксама амаль 10 тысяч сайтаў, дзе маецца слабое звязвання ДНК і гиразы. Гэта азначае, што буйныя сайты складаюць прыблізна 0,5% ад усіх магчымых сайтаў звязвання. Аднак нават гэтыя сайты ў пераважнай большасці выпадкаў не праяўляюць ніякай актыўнасці і працуюць толькі калі гираза знаходзіцца ў надзвычай высокай канцэнтрацыі [4].
Вядома, што для адукацыі двух адмоўных супервитков (гэта значыць для ажыццяўлення аднаго каталітычнага цыклу) неабходна 2 малекулы АТФ . Аднак эксперыменты па працы гиразы ва ўмовах наяўнасці і адсутнасці АТФ далі непрадбачаныя вынікі. Як і меркавалася, наяўнасць АТФ спрыяе адукацыі адмоўных супервитков ДНК, але ў адсутнасць АТФ адмоўныя супервитки раскручваць. З гэтага вынікае, што функцыя гиразы па ўнясенню двуцепочечных парываў ні актывуецца, ні знаходзіцца ў залежнасці ад наяўнасці АТФ [4]. Аднак для нармальнай працы гиразы АТФ ўсё-ткі неабходная.
Гираза E. coli складаецца з двух субадзінак:А (GyrA) і Ў (GyrB). Яны гамалагічных вавёрак С і Е топоизомеразы IV [en], а таксама С- і N-канцавым даменам эукарыятычнай топоизомеразы II [en] адпаведна [5]. Было паказана, што субадзінак У валодае вельмі слабой АТФазной актыўнасцю, якая вельмі моцна стымулюецца наяўнасцю субстрата (гэта значыць АТФ), ДНК і субадзінак А. субадзінак А ўносіць двуцепочечный разрыў (для гэтага працэсу АТФ не патрэбны), субадзінак У пераносіць адну з ланцугоў ( гэта ажыццяўляецца з выдаткам АТФ), а затым субадзінак а сшывае ланцуга. Дасведчаным шляхам было ўстаноўлена, што актывацыя фермента адбываецца толькі тады, калі абедзве яго субадзінак звяжуцца з ДНК [4].
Біялагічная ролю
Як было паказана вышэй, гираза валодае здольнасцю рэлаксаваць станоўчыя супервитки, замяняючы іх адмоўнымі. Гэта робіць гиразу надзвычай важнай для працэсу рэплікацыі ДНК. Калі па ДНК рухаецца ДНК-полимераза, наперадзе фермента утвараюцца станоўчыя супервитки, паколькі спіраль ДНК правозакручена. Ствараецца такім чынам напружанне перашкаджае далейшаму прасоўванню ДНК-полимеразы. Гэтая праблема вырашаецца гиразой (а таксама топоизомеразой IV), рэлаксуючым станоўчыя супервитки. Такім чынам, гираза гуляе важную ролю як у ініцыяцыі, так і ў элангацыях і тэрмінацыю рэплікацыі [1].
Узаемадзеянне з антыбіётыкамі
ДНК-гираза ў комплексе з ДНК і двума малекуламі ципрофлоксацина
Гираза маецца ў пракарыёт і некаторых эукарыёт.Асноўныя, аднак у розных відаў гэтыя ферменты маюць розную амінакіслотную паслядоўнасць і прасторавую структуру. ДНК-гираза адсутнічае ў чалавека, у сувязі з чым яе зручна выкарыстоўваць у якасці мішэні для антыбіётыкаў. Існуе два класа антыбіётыкаў, накіраваных на падаўленне гиразы:
Аминокумарины [en] (у тым ліку новобиоцин). Іх дзеянне заснавана на прынцыпе канкурэнтнага інгібіравання [en]:яны звязваюцца з АТФ-што звязвае сайтам субадзінак У і тым самым парушаюць працу фермента.
Хинолоны (у тым ліку налидиксовая кіслата і ципрофлоксацин). Хинолоны звязваюцца з гиразой, не даючы ёй здымаць станоўчыя супервитки і такім чынам перашкаджаючы рэплікацыі ДНК. Ўстойлівыя да хинолонам бактэрыі маюць мутантавыя топоизомеразы, не звязвае з хинолонами.
Зваротная гираза
Апроч ДНК-гиразы, індукуюць адукацыю адмоўных супервитков, існуе таксама зваротная гираза, якая выклікае адукацыю станоўчых супервитков. На дадзены момант зваротная гираза выяўленая ва ўсіх гипертермофильных арганізмаў, у той час як ДНК-гираза выяўленая толькі ў мезофилов. Зваротная гираза маецца як у бактэрый, так і ў архей, аднак ДНК-гираза выяўленая толькі ў бактэрый, хоць у галафільныя архей выяўлены гены, як мяркуецца кадавальныя ДНК-гиразу. Наяўнасць зваротнай гиразы у термофильных архей звязваюць з наяўнасцю ў іх генетычных элементаў (плазмид, вірусных ДНК) ва ўнікальнай станоўча закручанай форме, у той час як плазмиды мезафільныя архей і бактэрый адмоўна закручаныя [5].
Зваротная гираза ўяўляе сабой унікальную камбінацыю класічнай топоизомеразы I тыпу і бялковага комплексу з хеликазными ўласцівасцямі. ДНК-гираза, наадварот, належыць да класічнага сямейства топоизомераз II тыпу, аднак валодае унікальнай здольнасцю ўтвараць станоўчы тараідальны супервиток ў сегменце ДНК [5].
Заўвагі
↑ 1 2 3 Коничев, Севасцьянава, 2012, с. 100.
↑ Mohd Ashraf Dar, Atul Sharma, Neelima Mondal, Suman Kumar Dhar Molecular Cloning of Apicoplast-Targeted Plasmodium falciparum DNA Gyrase Genes:Unique Intrinsic ATPase Activity and ATP-Independent Dimerization of PfGyrB Subunit // Eukaryot Cell .. - 2007. - Т. 6, № 3. - С. 398-412. - DOI:10.1128 / EC.00357-06.
↑ 1 2 Малекулярная біялогія і генетыка. Тлумачальны слоўнік:ДНК-гираза.
↑ 1 2 3 4 Mechanism of DNA Gyrase.
↑ 1 2 3 Guipaud O., Marguet E., Noll KM, de la Tour CB, Forterre P. Both DNA gyrase and reverse gyrase are present in the hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima. // Proc Natl Acad Sci USA .. - 1997. - Т. 94, № 20. - С. 10606-11.
Літаратура
Коничев А. С., Севасцьянава Г. А. Малекулярная біялогія. - Выдавецкі цэнтр «Акадэмія», 2012. - 400 с. - ISBN 978-5-7695-9147-1.
Рэплікацыя ДНК
Ініцыяцыя
Пракарыёты
Пререпликационный комплекс
Хеликазы (DnaA [en] • DnaB • T7 [en])
Праймаза (DnaG)
эукарыёт.Асноўныя [en]
Пререпликационный комплекс
комплекс распазнання Ori [en] (ORC1 [en] • ORC2 [en] • ORC3 [en] • ORC4 [en] • ORC5 [en] • ORC6 [en]) • Cdc6 [en] • Cdt1 [en]
Комплекс абслугоўвання минихромосом [en] (MCM2 [en] • MCM3 [en] • MCM4 [en] • MCM5 [en] • MCM6 • MCM7 [ en])
дазвалялася фактар [en]
Аўтаномна реплицирующаяся паслядоўнасць
Вавёркі, якія злучаюць одноцепочечную ДНК (SSBP2 [en] • SSBP3 [en] • SSBP4) • РНКазы Н [en] (RNASEH1 [en] • RNASEH2A [en])
Хеликазы:Mcm2-7
Праймаза:ДНК-пол имераза α
Агульная для пра- і эукарыёт.Асноўныя
Кропка пачатку рэплікацыі / Репликон
Репликационная відэлец (адстае і лідзіруючая ланцуга) • Фрагменты Оказаки • Праймер
элангацыях
Пракарыёты
Холофермент ДНК-полимеразы III (dnaC • dnaE [en] • dnaH [en] • dnaN [en] • dnaQ [en] • dnaT [en] • dnaX [en] • holA [en] • holB [en] • holC [en] • holD [en] • holE [en]) • реплисома [en] • лигаза • Вавёркі слізгальнай зашпількі • Топоизомераза (ДНК-гираза)
ДНК-полимераза I [en] (фрагмент Кляновая)
эукарыёт.Асноўныя
Репликационный фактар З [en] RFC1 • вагальныя эндонуклеазы [en] (FEN1 [en]) • Топоизомераза • Репликативный бел А (RPA1 [en])
ДНК-полимераза δ [en] (POLD1 [en] • POLD2 [en] • POLD3 [en] • POLD4 [en])
Вавёркі слізгальнай зашпількі (PCNA [en])
Агульная для пра- і эукарыёт.Асноўныя
Процессивность • лигаза
Тэрмінацыя
Теломеры:теломераза (TERT [en] • TERC [en] • DKC1 [en])
Гэты артыкул уваходзіць у лік добрых артыкулаў рускамоўнага падзелу Вікіпедыі.


ДНК-гираза

Случайные Статьи

Польско-срединнолитовская граница

Польско-срединнолитовская граница

Граница Польши со Срединной Литвой — государственная граница между Срединной Литвой и Польской ...
Тепловой эффект химической реакции

Тепловой эффект химической реакции

Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической ...
Квартерон

Квартерон

Квартеро́н (от лат. quarta — четверть) — в колониальной Америке так называли человека...
Эйдфьорд

Эйдфьорд

Норвегия Норвегия Губерния (фюльке) Хордаланн Адм. центр Эйдфьорд Население (20...

Случайные Статьи (searchxengine.com)

Эдвард Китсис

Эдвард Китсис

Эдвард Лоуренс Китсис, или Эдди Китсис, американский сценарист и телевизионный продюсер.Он наиболе
Свяжитесь с участником Сулейман напрямую

Свяжитесь с участником Сулейман напрямую

Куртлар Вадиси - персонаж, которого играет Октай Кайнарка, который считается армией с идентификацией
сапонин

сапонин

Сапонины представляют собой класс химических соединений, встречающихся в различных видах растений. Ф
Свяжитесь с участником Coskun напрямую

Свяжитесь с участником Coskun напрямую

Coskun Demirbakan (род. 10 ноября 1954 г., Эскишехир), турецкий тренер, бывший император по прозвищ