DNA중합효소

DNA polymerase
DNA방향DNA중합효소
DNA polymerase.png
인간 DNA 중합효소 베타에서 DNA 결합 나선-턴-나선 모티브의 3D 구조(PDB 파일 7ICG 기준)
식별자
EC 번호2.7.7.7
CAS 번호9012-90-2
데이터베이스
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진 온톨로지AmiGO / QuickGO

DNA 중합효소는 DNA의 분자 전구체인 뉴클레오사이드 트리포스페이트로부터 DNA 분자의 합성을 촉매하는 효소군의 구성원이다.이 효소들은 DNA 복제에 필수적이며 보통 하나의 원래 DNA 이중체로부터 두 개의 동일한 DNA 이중체를 만들기 위해 그룹으로 작용합니다.이 과정 동안, DNA 중합효소는 기존의 [1][2][3][4][5][6]DNA 가닥과 일치하는 두 개의 새로운 가닥을 만들기 위해 기존의 DNA 가닥을 "읽는다".효소들화학반응을 촉진한다.

디옥시뉴클레오시드3인산+DNA-피로인산n+DNAn+1.

DNA 중합효소는 한 번에 하나의 뉴클레오티드인 DNA 가닥의 3개의 주요(3') 끝에 뉴클레오티드를 첨가합니다.세포가 분열할 때마다, 원래의 DNA 분자의 복사본이 각각의 딸 세포에 전달될 수 있도록 세포의 DNA를 복제하기 위해 DNA 중합효소가 요구됩니다.이렇게 해서 유전 정보는 대대로 전해집니다.

복제가 일어나기 전에, 헬리케이스라고 불리는 효소는 핵염기 사이수소 결합을 파괴하는 과정에서 DNA 분자를 촘촘히 짜여진 형태에서 풀어줍니다.이것은 위의 반응에서 복제를 위한 템플릿으로 사용될 수 있는 두 개의 단일 DNA 가닥을 제공하기 위해 이중 가닥 DNA를 열거나 "집핑"합니다.

역사

1956년 Arthur Kornberg와 동료들은 대장균에서 DNA 중합효소 I을 발견했다.그들은 DNA 중합효소가 템플릿 DNA 가닥의 염기서열을 복제하는 DNA 복제 과정을 설명했다.콘버그는 이후 1959년 이 [7]연구로 노벨 생리의학상을 받았다.DNA 중합효소 II는 토마스 콘버그와 말콤 E에 의해 발견되었다.1970년 Gefter는 대장균 DNA [8]복제에서 Pol I의 역할을 더욱 명확히 설명하였다.대장균에서 DNA 중합효소 III(1970년대 발견)와 DNA 중합효소 IV, V(1999년 [9]발견)를 포함해 3개의 DNA 중합효소가 추가로 발견됐다.

기능.

DNA 중합효소는 오래된 가닥을 따라 3'-5' 방향으로 이동하며, 5'-3' 방향을 가진 새로운 가닥을 형성합니다.
교정능력을 가진 DNA중합효소

DNA 중합효소의 주요 기능은 DNA의 구성 요소인 디옥시리보뉴클레오티드로부터 DNA를 합성하는 것입니다.DNA 복사본은 원래 DNA 분자의 각 가닥에 존재하는 염기들과 뉴클레오티드의 조합에 의해 만들어집니다.이 쌍은 항상 구아닌과 함께 시토신, 아데닌과 함께 티민과 함께 두 개의 개별 쌍을 형성하며 특정한 조합에서 발생합니다.반면 RNA 중합효소는 RNA 또는 DNA 중 하나에서 리보뉴클레오티드로부터 RNA를 합성한다.

새로운 DNA를 합성할 때, DNA 중합효소는 새로 형성된 가닥의 3' 끝에만 유리 뉴클레오티드를 첨가할 수 있다.그 결과 새로 형성된 가닥이 5'-3' 방향으로 늘어나게 됩니다.

새로 형성된 가닥(딸 가닥)의 방향성은 DNA 중합효소가 템플릿 가닥을 따라 이동하는 방향과 반대입니다.DNA 중합효소는 합성 개시를 위해 3'OH기를 필요로 하기 때문에 기존 뉴클레오티드 사슬의 3' 말단을 연장함으로써 한 방향으로만 합성할 수 있다.따라서 DNA 중합효소는 템플릿 스트랜드를 따라 3'~5' 방향으로 이동하고, 딸 스트랜드는 5'~3' 방향으로 형성된다.이 차이는 결과적으로 형성된 이중 가닥 DNA를 서로 역평행하는 두 개의 DNA 가닥으로 구성할 수 있게 한다.

DNA 중합효소의 기능은 그다지 완벽하지 않으며, 효소는 10억 개의 염기쌍이 복사될 때마다 약 1개의 오류를 범한다.오류 수정은 일부의 특성이지만 모든 DNA 중합효소의 특성은 아닙니다.이 과정은 새로 합성된 DNA의 오류를 수정한다.잘못된 염기쌍이 인식되면, DNA 중합효소는 하나의 염기쌍만큼 뒤로 이동합니다.효소의 3'–5' 핵산가수분해효소 활성은 잘못된 염기쌍을 절제할 수 있게 한다(이 활성을 교정이라고 한다).염기 절제 후 중합효소는 올바른 염기를 재삽입하여 복제를 계속할 수 있습니다.이것은 딸 세포에 전달되는 원래의 DNA 가닥의 무결성을 보존합니다.

DNA 복제에서 충실도는 매우 중요하다.DNA 염기쌍의 불일치는 잠재적으로 기능성 단백질을 초래할 수 있고 암을 초래할 수 있다.많은 DNA 중합효소는 염기쌍의 불일치를 검출하는 데 작용하고 올바른 [10]것으로 치환되는 잘못된 뉴클레오티드의 제거에 더욱 작용하는 엑소뉴클레아제 도메인을 포함한다.왓슨과 크릭의 염기쌍을 수용하는 형태와 상호작용은 주로 검출 또는 오류에 기여합니다.수소 결합은 염기쌍 결합과 상호작용에 중요한 역할을 한다.불일치 시 발생하는 상호작용의 상실은 템플릿 프라이머의 중합효소 도메인 결합을 위한 균형의 이동을 유발한다고 한다.또한 잘못된 뉴클레오티드의 혼입은 DNA 중합 지연을 일으킨다.이러한 지연은 DNA가 중합효소 부위에서 핵산가수분해효소 부위로 전환되는 시간을 준다.서로 다른 구성상의 변화와 상호 작용의 상실은 서로 다른 불일치에서 발생합니다.푸린:피리미딘 불일치는 피리미딘이 주홈으로, 푸린이 부홈으로 이동한다.DNA중합효소결합주머니의 형상에 대하여 소구내의 푸린과 잔류물 사이에 입체충돌이 발생하고 피리미딘에 [11]의해 중요한 반데르발스 및 정전상호작용이 손실된다.피리미딘:피리미딘 및 푸린:푸린 불일치는 염기가 주요 홈으로 치환되기 때문에 눈에 띄는 변화가 적고 입체장애가 적다.그러나 불일치는 서로 다른 입체 특성을 낳지만, DNA 중합효소는 여전히 그것들을 매우 균일하게 검출하고 분화할 수 있으며 DNA [12]복제의 충실도를 유지할 수 있다.DNA 중합은 또한 많은 돌연변이 유발 과정에 중요하며 생명공학에 널리 사용된다.

구조.

알려진 DNA 중합효소는 고도로 보존된 구조를 가지고 있는데, 이것은 그들의 전체 촉매 소단위가 그들의 영역 구조와는 별개로 종마다 거의 차이가 없다는 것을 의미합니다.보존된 구조는 일반적으로 세포의 중요하고 대체할 수 없는 기능을 나타내며, 세포의 유지는 진화적 이점을 제공한다.모양은 오른손에 엄지손가락, 손가락, 손바닥 도메인이 있는 것과 비슷하다고 설명할 수 있습니다.팜 도메인은 포스포릴 전달 반응에서 포스포릴 그룹의 전달을 촉매하는 기능을 하는 것으로 보인다.DNA는 효소가 활성화되면 손바닥에 결합된다.이 반응은 2-금속 이온 메커니즘에 의해 촉매되는 것으로 여겨진다.핑거 도메인은 뉴클레오시드 삼인산염과 템플릿 베이스를 결합하는 기능을 합니다.엄지 도메인은 DNA의 [13]처리 능력, 전위 및 위치에 잠재적인 역할을 합니다.

처리 능력

DNA 중합효소의 빠른 촉매 작용은 그것의 진행 특성 때문이다.공정성은 고분자 기질에서 기능하는 효소의 특성이다.DNA 중합효소의 경우, 처리 정도는 효소가 템플릿을 결합할 때마다 첨가되는 평균 뉴클레오티드의 수를 의미한다.평균 DNA 중합효소는 프라이머/템플릿 접합부의 위치를 찾고 결합하는 데 약 1초가 소요됩니다.일단 결합되면, 비처리성 DNA 중합효소는 초당 [14]: 207–208 1뉴클레오티드의 속도로 뉴클레오티드를 첨가한다.그러나 진행성 DNA 중합효소는 초당 여러 개의 뉴클레오티드를 첨가하여 DNA 합성 속도를 획기적으로 증가시킨다.처리의 정도는 DNA 합성 속도에 정비례합니다.살아있는 세포에서 DNA 합성 속도는 먼저 파지에 감염된 대장균에서 파지 T4 DNA 신장 속도로 측정되었다.37°C에서 DNA가 기하급수적으로 증가하는 동안,[15] 속도는 초당 749개의 뉴클레오티드였다.

DNA 중합효소의 DNA 템플릿에 따라 미끄러지는 능력은 높은 생산성을 가능하게 한다.레플리케이션의 분기점에서는, 처리 능력이 큰폭으로 향상합니다.이러한 증가는 슬라이딩 DNA 클램프라고 알려진 단백질과 DNA 중합효소의 연관성에 의해 촉진된다.클램프는 고리 모양으로 연결된 여러 단백질 서브유닛입니다.ATP의 가수 분해를 이용하여, 슬라이딩 클램프 로딩 단백질로 알려진 단백질의 클래스는 슬라이딩 DNA 클램프의 고리 구조를 열어 DNA 가닥에 결합하고 DNA에서 방출합니다.클램프와의 단백질-단백질 상호작용은 DNA 중합효소가 DNA 템플릿에서 확산되는 것을 방지하여 효소가 동일한 프라이머/템플릿 접합을 결합하고 복제를 [14]: 207–208 계속하도록 보장합니다.DNA 중합효소는 클램프와 관련될 때 클램프에 대한 친화력을 증가시키고 클램프에서 벗어날 수 있도록 DNA 스트레치의 복제를 완료하면 친화력을 감소시키는 형태 변화를 일으킨다.

종에 따른 변화

DNA중합효소A족
PDB 2hht EBI.jpg
c: 중합효소-2 염기쌍 위치에 있는 o6-메틸-글루딘 쌍
식별자
기호.DNA_pol_a
PF00476
인터프로IPR001098
스마트-
프로 사이트PDOC00412
SCOP21dpi/SCOPe/SUPFAM
DNA중합효소B족
PDB 2dy4 EBI.jpg
티민 글리콜을 함유한 DNA와 복합체의 rb69 gp43 결정 구조
식별자
기호.DNA_pol_B
PF00136
빠맘 클랜CL0194
인터프로IPR006134
프로 사이트PDOC00107
SCOP21노이/SCOPe/SUPFAM
B형 DNA 중합효소, 기관별 및 바이러스
PDB 1xhz EBI.jpg
phi29 dna 중합효소, 오르토롬 결정형, ssdna 복합체
식별자
기호.DNA_pol_B_2
PF03175
빠맘 클랜CL0194
인터프로IPR004868

배열 호몰로지에 기초하여 DNA 중합효소는 A, B, C, D, X, Y 및 RT의 7가지 다른 패밀리로 더 세분될 수 있습니다.

몇몇 바이러스들은 또한 B형 간염 바이러스 DNA 중합효소와 같은 특별한 DNA 중합효소를 암호화한다.이것들은 다양한 메커니즘을 통해 선택적으로 바이러스 DNA를 복제할 수 있다.레트로바이러스는 RNA의존성 DNA중합효소인 역전사효소라고 불리는 특이한 DNA중합효소를 암호화한다.그것은 RNA의 템플릿으로부터 DNA를 중합합니다. 유전자 치료는 진핵생물입니다.PolD의 Euryarchaeota (DP1/DP2 헤테로다이머)eu telo

패밀리[16] DNA중합효소종류 택사 특징
A 복제 및 복구 중합효소 진핵생물 및 원핵생물 T7 DNA 중합효소, Pol I, Pol δ, Pol δ 및 δ 2개의 핵산가수분해효소 도메인(3'-5' 및 5'-3')
B 복제 및 복구 중합효소 진핵생물 및 원핵생물 Pol II, Pol B, Pol 、 Pol α 、 , pol pol 3'-5 엑소핵산가수분해효소(교정), 바이러스성 프라이머 사용
C 복제 중합효소 원핵생물 폴리 III 3'-5 핵산가수분해효소(교정)
D 복제 중합효소 에우리아카이오타 PolD(DP1/DP2 헤테로다이머)[17] "손" 기능 없음, 이중 배럴 RNA 중합효소 유사, 3'-5 엑소핵산가수분해효소(교정)
X 복제 및 복구 중합효소 진핵생물 폴β, 폴γ, 폴γ, 폴μ 및 말단디옥시뉴클레오티딜전달효소 템플릿 옵션, 5' 포스파타아제(Pol β만 해당), 약한 "손" 기능
Y 복제 및 복구 중합효소 진핵생물 및 원핵생물 Pol 、 Pol 、 Pol 、[18] Pol 、 Pol IV 、 Pol V 트랜스리온[19] 합성
RT 복제 및 복구 중합효소 바이러스, 레트로바이러스, 진핵생물 텔로머라아제, B형 간염바이러스 RNA 의존성의

원핵중합효소

원핵 중합효소는 코어 중합효소와 홀로엔자임 두 가지 형태로 존재한다.코어 중합효소는 DNA 템플릿에서 DNA를 합성하지만 단독으로 또는 정확하게 합성을 시작할 수는 없습니다.홀로엔자임은 정확하게 합성을 시작합니다.

폴리 I

원핵생물군 중합효소 A는 DNA 중합효소 I (Pol I) 효소를 포함하며, 이것은 polA 유전자에 의해 암호화되고 원핵생물들 사이에서 어디에나 존재한다.이 복구 중합효소는 3'-5' 및 5'-3' 핵산가수분해효소 활성과 지연된 가닥 [20]합성 중에 생성된 오카자키 단편의 처리에 모두 관여한다.폴 I은 대장균에서 중합효소 활성의 95% 이상을 차지하는 가장 풍부한 중합효소이다. 그러나 폴 I 활성은 다른 4개의 중합효소 활성으로 대체될 수 있음을 시사하는 세포는 발견되었다.Pol I은 초당 최대 15~20개의 뉴클레오티드를 첨가하여 처리능력이 떨어진다.대신, Pol I은 복제의 원점(ori)으로 알려진 RNA 프라이머:템플릿 접합부에서 뉴클레오티드를 첨가하기 시작합니다.원점에서 약 400bp 다운스트림에 있는 Pol III 홀로엔자임은 조립되어 높은 처리 속도와 특성으로 복제를 [21]인계받습니다.

Taq 중합효소는 열안정효소로 교정능력이 [22]부족합니다.

폴리II

DNA 중합효소 II는 polB 유전자에 의해 코드된 B족 중합효소이다.Pol II는 3'-5' 핵산가수분해효소 활성을 가지고 있으며 DNA 복구, 병변을 우회하기 위한 복제 재시작에 참여하며, 세포 존재는 SOS 유도 동안 세포당 최대 30-50개에서 최대 200-300개로 급증할 수 있다.또한 Pol II는 홀로엔자임 단백질과 상호작용할 수 있고 높은 수준의 공정성을 가정할 수 있기 때문에 Pol III의 백업으로 생각됩니다.Pol II의 주요 역할은 복제 포크에서 중합효소 활성을 지시하고 정지된 Pol III 바이패스 터미널 [23]불일치를 돕는 능력으로 생각됩니다.

Pfu DNA 중합효소는 고열성 고세균파이로코커스 후리오수스에서 [24]발견되는 이 과의 열안정 효소이다.상세한 분류는 고기의 B군을 B1, B2, B3로 나누고, B2는 의사효소의 그룹이다.는 B3과에 속합니다.고고학에서 발견된 다른 폴브들은 Cas1 의존성 트랜스포존인 "캐스포존"[25]의 일부이다.일부 바이러스(δ29 DNA 중합효소 포함)와 미토콘드리아 플라스미드도 [26]폴B를 가지고 있다.

폴리 III

DNA 중합효소 III 홀로엔자임은 대장균의 DNA 복제에 관여하는 1차 효소이며 C족 중합효소에 속한다.Pol III 코어, 베타 슬라이딩 클램프 처리 계수 및 클램프 로딩 복합체의 세 가지 어셈블리로 구성됩니다.코어는 중합효소 활성 허브인 α, β, β, β의 안정제 역할을 할 수 있는 β, β의 3개의 서브유닛으로 구성되어 있다.또한 베타 슬라이딩 클램프 처리 계수는 각 코어에 하나씩 중복되어 존재하며 높은 처리 [27]능력을 가능하게 하는 DNA를 둘러싸는 클램프를 만듭니다.세 번째 어셈블리는 7개의 서브유닛(22δδδ complex complex) 클램프 로더 콤플렉스) 클램프 로더 콤플렉스입니다.

오래된 교과서 "트롬본 모델"은 각 복제 포크(RF)에 핵심 효소의 두 등가물이 있는 신장 복합체, 즉 각 가닥에 하나씩, 후행 및 [23]선도 복합체를 묘사한다.그러나, 단분자 연구의 최근 증거는 각 RF에서 Pol III와 B. subtilis, PolC의 해당 [28]효소에 대해 평균 3개의 화학량론적 당량을 나타낸다.세포내 형광현미경법에 따르면 선도적 스트랜드 합성이 완전히 연속적이지 않을 수 있으며, Pol III*(즉, δ2 슬라이딩 클램프가 없는 홀로엔자임α, δ, δ 및 δ 서브유닛)[29]는 활성 RF로부터의 해리 빈도가 높다.이러한 연구에서 복제 포크 회전율은 Pol III*의 경우 약 10초, δ2 슬라이딩 클램프의 경우 47초, DnaB 헬리케이스의 경우 약 15m였다.이는 DnaB 헬리케이스가 RF에서 안정적으로 결합되어 있고 유능한 홀로엔자임의 핵 형성 지점 역할을 할 수 있음을 시사한다.시험관내 단분자 연구에서 Pol III*는 초과 시 RF 전환률이 높지만 농도가 [29]제한적일 때는 복제 포크와 안정적으로 관련되는 것으로 나타났다.또 다른 단일 분자 연구는 DNAB 헬리케이스 활성과 가닥 연장이 분리된 확률적 [29]동역학으로 진행될 수 있다는 것을 보여주었다.

폴리 IV

대장균에서 DNA 중합효소 IV(Pol IV)는 비표적 돌연변이 [30]유발에 관여하는 오류 발생 가능성이 높은 DNA 중합효소이다. IV는 DinB 유전자에 의해 발현되는 Y족 중합효소이며 복제 포크의 정지된 중합효소 때문에 SOS 유도를 통해 켜집니다.SOS 유도 중에 Pol IV 생산량이 10배 증가하며, 이 기간 동안 기능 중 하나는 Pol III 홀로엔자임 처리를 방해하는 것입니다.이렇게 하면 체크포인트가 생성되고 복제가 중지되며 적절한 [31]복구 경로를 통해 DNA 병변을 복구할 수 있습니다.Pol IV의 또 다른 기능은 예를 들어 N2-디옥시구아닌 부가체를 손상되지 않은 DNA를 횡단하는 것보다 빠른 속도로 정지된 복제 포크에서 전이 합성을 하는 것이다.dinB유전자가 없는 세포는 [32]DNA손상제에 의한 돌연변이 발생률이 높다.

폴 V

DNA 중합효소 V(Pol V)는 SOS 반응 및 트랜스리온 합성 DNA 복구 [33]메커니즘에 관여하는 Y족 DNA 중합효소이다.SOS 응답을 생성하는 세포에 손상된 DNA가 존재할 때 umuDC 유전자를 통한 Pol V의 전사는 Pol V만을 생성하도록 고도로 조절된다.정지된 중합효소는 RecA가 ssDNA에 결합하게 하고, 이로 인해 LexA 단백질이 자동 검출됩니다.그러면 LexA는 umuDC 오퍼론의 전사를 억제하는 기능을 상실합니다.동일한 RecA-ssDNA 핵단백질은 번역 후 UmuD 단백질을 UmuD' 단백질로 수정한다.UmuD와 UmuD'는 UmuC와 상호작용하는 헤테로디머를 형성하여 손상된 [34]DNA에서 UmuC의 중합효소 촉매 활성을 활성화한다.대장균에서는 두 중합효소가 동시에 β-클램프에 결합하는 정지된 복제 포크에서 폴 III를 폴 IV로 전환하기 위한 중합효소 "도구 벨트"[35] 모델이 제안되었다.그러나 병변을 우회하기 위해 연속적으로 작용하는 둘 이상의 TLS 중합효소의 관여는 대장균에서 아직 나타나지 않았다.또한, Pol IV는 삽입과 신장을 모두 높은 효율로 촉매할 수 있는 반면, Pol V는 주요 SOS TLS 중합효소이다.한 가지 예는 스트랜드 내 구아닌 티민 교차로의 바이패스이며, 두 중합효소의 돌연변이 시그니처의 차이에 기초해 볼 때 폴 IV와 폴 V는 [35]스트랜드 내 교차로의 TLS를 위해 경쟁한다.

패밀리 D

고대 PolD와 진핵생물 Polα의 구조.일반적인 위상이 보존되어 있을 뿐만 아니라, C-말단에서는 진핵생물인 Polα 및 [36]Polε와 유사한 2관능성 프라이머스와 PCNA 결합 PIP-박스 배열을 공유한다.

1998년, Pyrococcus furiosusMethanoccus jannaschii에서 [37]DNA 중합효소 D군이 발견되었다.PolD 복합체는 각각 DP1(소형 교정) 및 DP2(대형 촉매)로 인코딩되는 두 개의 체인으로 이루어진 헤테로다이머입니다.다른 DNA 중합효소와는 달리, DP2 촉매 코어의 구조와 메커니즘은 다중 서브유닛 RNA 중합효소 구조와 유사합니다.DP1-DP2 계면은 진핵생물 B급 중합효소 아연 핑거와 그 작은 [17]서브유닛과 유사하다.Mre11 유사핵산가수분해효소인 [38]DP1은 현재 진핵생물에서 [25]상실된 교정 능력을 제공하는 폴αγ작은 서브유닛의 전구체일 가능성이 있다.N-말단 HSH 도메인은 [39]구조적으로 AAA 단백질, 특히 Pol III 서브유닛 γRuvB유사하다.DP2에는 Class II KH [17]도메인이 있습니다.파이로코커스 아비시 폴D는 Taq 중합효소보다 열안정성과 정확성이 높지만 아직 [40]상용화되지는 않았다.D DNA 중합효소는 세포 유기체에서 최초로 진화했으며 LUCA(Last Universal Cell Orgines)의 복제 중합효소는 [41]D족에 속한다고 제안되었다.

진핵생물DNA중합효소

중합효소β, β, β, μ(베타, 람다, 시그마, 뮤) 및 TdT

패밀리 X 중합효소에는 잘 알려진 진핵생물 중합효소 폴 β(베타), 폴 γ(람브다), 폴μ(mu), 디옥시뉴클레오티딜전달효소(TDT)와 같은 다른 진핵생물 중합효소도 포함되어 있다.X족 중합효소는 주로 척추동물에서 발견되며, 식물과 곰팡이에서 발견된다.이러한 중합효소는 DNA-중합효소 상호작용에 필수적인 두 개의 나선-헤어핀-나선 모티브를 포함하는 고도로 보존된 영역을 가지고 있습니다.한 모티브는 다운스트림 DNA와 상호작용하는 8kDa 도메인에 위치하고 한 모티브는 프라이머 가닥과 상호작용하는 엄지 영역에 위치한다.POLB 유전자에 의해 코드된 POL β는 알킬화 또는 산화 염기 및 염기성 부위를 복구하는 데 필수적인 DNA 복구 경로인 단기 염기 절제 수리에 필요하다.POLL 유전자와 POLM 유전자에 의해 각각 코드되는 Pol δ 및 Pol μ는 과산화수소와 이온화 방사선에 의한 DNA 이중사슬 파괴에 재결합하는 기구인 비호몰로지 말단 결합에 관여한다.TdT는 림프조직에서만 발현되며, V(D)J 재조합형성된 이중사슬 단절에 "n 뉴클레오티드"를 첨가하여 면역학적 [42]다양성을 촉진한다.

중합효소α, β, β(알파, 델타, 엡실론)

폴α(alpha), 폴γ(delta), 폴γ(epsilon)는 B족 중합효소이며 핵 DNA 복제와 관련된 주요 중합효소이다.폴α복합체(pol α-DNA primase complex)는 촉매 서브유닛 POLA1, 조절 서브유닛 POLA2 및 소형 및 대형 프라이마아제 서브유닛 PRIM1 PRIM2의 4개의 서브유닛으로 구성된다.프리마아제가 RNA 프라이머를 생성하면, Pol α는 프라이머를 ~20 뉴클레오티드로 [43]연장하는 복제를 시작합니다.그것의 높은 processivity 때문에, 폴 δ 폴 α.[14]에서:218–219 폴 δ 유전자 POLD1에 의해, 촉매 소단위, POLD2, POLD3를 만들어 냈고 POLD4는 폴 δ 쌀 가격이 차지할 수 있는 DNA클램프 Proliferating 전지 원자력 항원(PCNA),과 상호 작용을 하는 다른 서브 유닛을 만들어 표현되고 뒤떨어진 선도적인 스트랜드 합성 대체한다.ssivity.[44]Pol δ는 POLL1, 촉매 서브유닛, POLL2, POLL3 유전자에 의해 부호화된다.Pol δ의 기능은 [45][46]복제 중에 선행 가닥을 확장하는 것으로 보고되었으며, Pol δ는 주로 지연 가닥을 복제하는 것으로 알려져 있으나, 최근의 증거는 Pol δ가 DNA의 선행 가닥을 복제하는 역할도 [47]할 수 있다는 것을 시사하고 있다.폴 δ의 C 말단 "폴리머라아제 잔존" 영역은 중합효소 [48]활성에 불필요함에도 불구하고 세포 활력에 필수적인 것으로 생각된다.C 말단 영역은 아나phase에 들어가기 전에 체크포인트를 제공하고, 홀로엔자임에 안정성을 제공하며,[49] 복제 개시에 필요한 홀로엔자임에 단백질을 추가하는 것으로 생각된다.Pol has 、 PCNA와는 독립적으로 [48]높은 처리 능력을 제공하는 더 큰 "팜" 도메인을 가지고 있습니다.

다른 패밀리 B 중합효소들과 비교하여 교정을 담당하는 DEDD 엑소핵산가수분해효소군은 폴α에서 [25]불활성화된다. 폴γ는 C 말단에 2개의 아연 핑거 도메인과 다른 패밀리 B 중합효소의 불활성 복사를 가지고 있다는 점에서 특이하다.이 아연 손가락의 존재는 진핵생물의 기원에 관련이 있으며, 이 경우 진핵생물은 고고 B3 중합효소와 [50]함께 아스가르드 그룹에 속합니다.

중합효소 β, β, β(eta, iota, kappa)

Polγ(eta), Polγ(iota), Polγ(kappa)는 번역 합성에 의한 DNA 수복에 관여하는 패밀리 Y DNA 중합효소이며 각각 유전자인 POLH, POLI, POLK로 부호화된다.패밀리 Y의 구성원은 기질과 프라이머 말단을 결합하는 데 도움이 되는 5가지 공통 모티브를 가지고 있으며, 그것들은 모두 어린 손가락(LF), 중합효소 관련 도메인(PAD) 또는 손목과 같은 추가된 도메인과 함께 전형적인 오른손 엄지손가락, 손바닥 및 손가락 도메인을 포함한다.그러나 활성 부위는 복구되는 병변이 다르기 때문에 가족 구성원마다 다릅니다.패밀리 Y의 중합효소는 저충실도 중합효소이지만, 중합효소에 영향을 미치는 돌연변이가 피부암XPS(Xeroderma Angetosum Variant)와 같은 다양한 질병을 유발할 수 있기 때문에 위해보다는 위해가 더 많은 것으로 입증되었습니다.이러한 중합효소의 중요성은 DNA 중합효소 δ를 코드하는 유전자를 XPV라고 하는 사실로 입증되는데, 이는 이 유전자의 손실이 Xeroderma Angetosum Variant병을 일으키기 때문이다.특히 자외선에 의한 DNA 손상의 정확한 전이 합성을 가능하게 하기 위해 Pol δ가 중요하다.Pol is의 기능은 완전히 이해되지 않았지만, 연구자들은 두 가지 가능한 기능을 발견했다.Pol δ는 특정 DNA 병변에서 특정 염기의 확장제 또는 삽입제 역할을 하는 것으로 생각된다.Rev1과 함께 세 가지 트랜스레이션 합성 중합효소 모두 정지된 복제 DNA 중합효소를 통해 손상된 병변으로 모집됩니다.연구자들이 선택한 경로가 손상을 포함하는 가닥, 즉 선행 [51]가닥과 지연 가닥에 따라 달라진다고 결론짓는 두 가지 손상 복구 경로가 있다.

중합효소 Rev1 및 β(제타)

Pol another 또 다른 B족 중합효소는 촉매 서브유닛인 Rev3와 중합효소의 촉매기능을 증가시키는 Rev7(MAD2L2)로 구성되어 트랜스리온 합성에 관여한다.Pol δ은 3~5' 엑소핵산가수분해효소 활성이 결여되어 있으며, 말단 미스매치로 프라이머를 확장할 수 있다는 점이 특이하다.Rev1BRCT 도메인, 유비퀴틴 결합 도메인, C 말단 도메인 세 가지 관심 영역을 가지며, dCMP 전달효소 능력을 가지며, 이는 디옥시시티딘 반대쪽 병변을 첨가하여 복제 중합효소인 Pol δ 및 Pol δ를 멈춘다.이러한 정지된 중합효소는 복제 중합효소를 분리하는 유비퀴틴 착체를 활성화하고, Pol δ 및 Rev1을 모집한다.Pol t 및 Rev1을 함께 디옥시시티딘을 첨가하고 Pol extends는 병변을 지나 확장된다.아직 결정되지 않은 공정을 통해 Pol δ의 연관성을 해제하고 복제 중합효소를 다시 연관시켜 복제를 계속한다.Pol δ와 Rev1은 복제에 필요하지 않지만, 발아 효모에서 REV3 유전자가 상실되면 복제 중합효소가 [52]멈춘 복제 포크의 붕괴로 인해 DNA 손상제에 대한 민감도가 높아질 수 있다.

텔로머라아제

텔로머라아제는 정상적인 DNA 중합효소가 말단, 텔로미어를 복제할 수 없기 때문에 선형 염색체의 말단을 복제하는 기능을 하는 리보핵단백질입니다.배열 5'-TAGG-3'인 이중 가닥 염색체의 단일 가닥 3' 돌출부는 텔로머라아제를 모집한다.텔로머라아제는 3' 말단을 연장함으로써 다른 DNA 중합효소처럼 작용하지만, 다른 DNA 중합효소와는 달리 텔로머라아제는 템플릿이 필요하지 않다.역전사효소의 예인 TERT 서브유닛은 RNA 서브유닛을 사용하여 텔로머라아제가 염색체 말단의 3' 끝을 연장할 수 있는 프라이머-템플릿 접합을 형성한다.평생 동안 많은 복제의 결과로 텔로미어의 크기가 점차 감소하는 것은 [14]: 248–249 노화의 영향과 관련이 있는 것으로 생각됩니다.

중합효소 β, β, β(감마, 세타, nu)

폴γ(감마), 폴γ(세타) 및 폴γ(nu)는 패밀리 A 중합효소이다.POLG 유전자에 의해 코드된 Pol δ는 오랫동안 유일한 미토콘드리아 중합효소라고 생각되었다.그러나 최근의 연구는 적어도 X족 중합효소인 폴β(베타)가 미토콘드리아에도 [53][54]존재한다는 것을 보여준다.제한적이거나 기능하지 않는 Polγ로 이어지는 돌연변이는 mtDNA에 유의한 영향을 미치며 상염색체 유전성 미토콘드리아 [55]장애의 가장 일반적인 원인이다.Pol δ는 보조 서브유닛과 결합하는 링커 영역을 통해 연결된 C 말단 중합효소 도메인과 N 말단 3'~5' 핵산가수분해효소 도메인을 포함한다.보조 서브유닛은 DNA를 결합하고 Pol δ의 처리능력에 필요하다. 링커 영역의 포인트 돌연변이 A467T는 모든 Pol δ 관련 미토콘드리아 [56]장애의 1/3 이상을 일으킨다.POLQ 유전자에 의해 코드된 Pol δ의 상동성 물질은 진핵생물에서 많이 발견되지만, 그 기능은 명확하게 이해되지 않는다.C 말단에 있는 아미노산 배열은 폴 δ를 패밀리 A 중합효소로 분류하는 것이지만 폴 δ의 오차율은 패밀리 Y 중합효소와 더 밀접한 관련이 있다.Pol δ는 불일치 프라이머 터미니를 확장시켜 뉴클레오티드를 첨가함으로써 염기성 부위를 우회시킬 수 있다.또한 중합효소 도메인에서 디옥시리보스포디에스테라아제(dRPase) 활성을 가지며, ssDNA에 [57]근접하여 ATPase 활성을 나타낼 수 있다.폴γ(nu)는 중합효소 [58]중 가장 효과가 낮은 것으로 간주된다.그러나 DNA 중합효소 nu는 가교세포 반응 시 호몰로지 수복에 적극적인 역할을 하며 헬리케이스와의 [58]복합체에서의 역할을 수행한다.

식물은 미토콘드리아와 플라스티드 게놈을 복제하기 위해 두 개의 A족 중합효소를 사용한다.그들은 포유동물인 Pol [59]γ보다 박테리아 Pol I과 더 유사하다.

역전사효소

레트로바이러스는 RNA의 템플릿에서 DNA를 합성하는 RNA의존성 DNA 중합효소인 역전사효소라고 불리는 특이한 DNA 중합효소를 암호화한다.역전사효소 계열은 DNA 중합효소 기능성과 RNase H 기능성을 모두 포함하며, 이는 DNA에 염기쌍으로 구성된 RNA를 분해한다.레트로 바이러스의 예로는 [14]HIV가 있습니다.역전사효소는 연구 목적으로 RNA의 증폭에 일반적으로 사용된다.RNA 템플릿을 사용하여 PCR은 역전사효소를 사용하여 DNA 템플릿을 만들 수 있습니다.이 새로운 DNA 템플릿은 전형적인 PCR 증폭에 사용될 수 있습니다.따라서 이러한 실험의 산물은 [9]RNA로부터 증폭된 PCR 산물이다.

각 HIV 레트로바이러스 입자는 2개RNA 게놈을 포함하고 있지만, 감염 후 각 바이러스는 단 하나의 프로바이러스를 [60]생성한다.감염 후 역전사는 두 게놈 복사본 간의 템플릿 전환(복사 선택 재조합)[60]을 수반한다.각 복제 [61]주기마다 게놈당 5~14개의 재조합 이벤트가 발생합니다.템플릿 전환(재결합)은 게놈 무결성을 유지하고 손상된 [62][60]게놈을 복구하기 위한 복구 메커니즘으로서 필요한 것으로 보인다.

박테리오파지T4DNA중합효소

박테리오파지(phage) T4는 DNA 합성을 5'~3'[63] 방향으로 촉매하는 DNA 중합효소를 부호화한다.또한 파지 중합효소는 3~5'[64] 방향으로 작용하는 엑소뉴클레아제 활성을 가지며, 이 활성은 새로 삽입된 [65]염기의 교정 및 편집에 사용된다.온도에 민감한 DNA 중합효소를 가진 파지 돌연변이는 허용 온도에서 성장했을 때 야생형 [66]파지보다 약 2배 높은 주파수에서 재조합을 하는 것이 관찰되었다.

파지 DNA 중합효소의 돌연변이 변화가 [66]복제 에 템플릿 가닥 전환(복사 선택 재조합)을 자극할 수 있다고 제안되었다.

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