PRIMOSOMA: ÖSSZETEVŐK, FUNKCIÓK ÉS ALKALMAZÁSOK - BIOLÓGIA - 2026

A primoszóma a genetikában és a biológia más ágaiban egy multiprotein komplex, amely a DNS replikációhoz vezető első lépések végrehajtásáért felel. A DNS replikáció egy komplex folyamat, amely több szakaszból áll, mindegyiket szigorúan szabályozva, hogy biztosítsuk a generált molekulák hűségét és helyes szétválasztását.

A replikációs komplexet, amely végrehajtja az összes replikációs lépést, repliszómának nevezzük, és azt, amely csak a kezdeményezéséért felel, az primoszómának. Csak azok a fehérjék tartoznak ezekbe a testökbe, amelyek összekapcsolódnak és komplex multiprotein felépítményt képeznek. Számos egyéb kiegészítő fehérje azonban további szerepet tölt be az primoszómákban.

A primoszómának szintetizálnia kell egy kis RNS-molekulát, amely megmondja a DNS-polimerázoknak, hogy mikor kell megkezdeni a de novo DNS-szintézist. Ezt a kis RNS-molekulát primernek (mások számára primernek) hívják, mivel ez előidézi (vagyis elindítja) a DNS szintézis reakciót.

Spanyolul az „uralom” azt jelenti, hogy uralkodni kell, kiemelkedni kell, uralkodni kell vagy elsőbbséget kell adni valaki vagy valaki számára. Vagyis előnyben részesíteni. Angolul a 'prime' azt jelenti, hogy valamire felkészül vagy készen áll.

Mindenesetre minden biológiai reakciót valami irányíthat, és a DNS replikáció sem kivétel.

Alkatrészek

Általánosságban elmondható, hogy minden replikációs villának legalább egy primoszómát fel kell vennie. Ez a replikáció eredete alapján az ori nevű DNS-ben egy meghatározott helyen (szekvenciában) fordul elő.

Az új DNS szintézisét ezen a helyen kell szintetizálni a specifikus RNS-molekulát (primer). Függetlenül attól, hogy a replikáció egyirányú (egyetlen replikációs villa egyirányú) vagy kétirányú (két replikációs villa két másik ellentétes irányba), a DNS-nek kinyílnia kell és "egyságra" kell válnia.

Az úgynevezett vezető sáv (3 '- 5' érzék) lehetővé teszi a DNS folyamatos szintézisét 5 '- 3' értelemben, egyetlen DNS: RNS hibrid helyről kiindulva.

A késleltetett sáv, ellentétes irányban, sablonként szolgál az új DNS szakaszos szintéziséhez Okazaki fragmentumoknak nevezett frakciókká.

Az egyes Okazaki-fragmensek kialakulásához az iniciációs reakciót minden alkalommal ugyanazon primoszómákkal (valószínűleg újra felhasználva) kell priorizálni, hogy azonos típusú hibrideket képezzenek.

Prémium

Az RNS primáz egy DNS-függő RNS-polimeráz; egy enzim, amely DNS-t használ templátként egy szekvenciájához komplementer RNS szintetizálására.

Az RNS-primáz a helikázzal együtt a templát-DNS-hez kötődik és egy 9-11 nt hosszúságú primert vagy primert szintetizál. Az RNS 3'-végétől kezdve és a DNS-polimeráz hatására egy új DNS-molekula meghosszabbodni kezd.

Helicasa

A primoszóma másik alapvető alkotóeleme a helikáz: egy enzim, amely képes kettős sávú DNS leválasztására és egysávos DNS előállítására azon a területen, ahol hat.

Ebben az egysávos DNS-szubsztrátumban az RNS-primáz úgy működik, hogy létrejöjjön a primer, amelyből a DNS-szintézis kiterjed a repliszóma részét képező DNS-polimeráz segítségével.

DNS-polimeráz

Bár néhányuk számára a DNS-polimeráz bevonásával már a replisomáról beszélünk, az az igazság, hogy ha a DNS-szintézist nem indítják el, akkor a reakció nem uralkodott. És ezt csak a primoszóma érheti el.

Mindenesetre a DNS-polimerázok olyan enzimek, amelyek képesek a de novo DNS-t szintetizálni egy templátból, amely azokat irányítja. Sokféle DNS-polimeráz létezik, mindegyik saját követelményekkel és jellemzőkkel rendelkezik.

Mindegyik deoxinukleotid-trifoszfátot ad hozzá egy szálhoz, amely 5 '- 3' növekszik. Néhány, de nem minden DNS-polimeráz tesztolvasási aktivitással rendelkezik.

Vagyis egy nukleotid sorozat hozzáadása után az enzim képes hibás beépülések detektálására, az érintett terület lokális lebontására és a helyes nukleotidok hozzáadására.

¿ Más fehérjék a primosome?

Szigorúan véve, az említett enzimek elegendőek lennének a DNS-szintézis prioritásának meghatározásához. Más proteinekről azonban azt találták, hogy részt vesznek a primoszóma összeállításában és működésében.

Az ellentmondást nem könnyű megoldani, mivel az élet különböző területein található primoszómák megkülönböztető funkcionális képességekkel rendelkeznek. Ezenkívül az RNS unokatestvéreinek arzenálját ki kell egészíteni a vírusok által kódolt testvérekkel.

Megállapíthatjuk, hogy minden egyes primoszóma képes kölcsönhatásba lépni más molekulákkal, attól függően, hogy milyen funkciót fog végrehajtani.

A primoszómák egyéb funkciói

Megállapítottuk, hogy a primoszómák részt vehetnek a DNS vagy RNS molekulák polimerizációjában, a különféle típusú nukleotidok terminális átadásában, egyes DNS-javító mechanizmusokban, valamint a végek terminális csomópontjaként ismert rekombinációs mechanizmusban. nem homológ.

Végül azt is megfigyelték, hogy a primoszómák, vagy legalábbis az unokatestvérek részt vehetnek a megállított villák replikációjának újraindításában.

Elmondhatjuk, hogy valamilyen módon a primoszómák nem csak a DNS-metabolizmus (replikáció) ezen alapvető mechanizmusát indítják el, hanem hozzájárulnak annak szabályozásához és homeosztázisához.

Alkalmazások

A bakteriális primoszómát aktív kutatás tárgya, mint olyan célpont, amely lehetővé tenné erősebb antibiotikumok kifejlesztését. Escherichia coli-ban a primáz a dnaG gén transzlációs terméke.

Bár az összes élő lény hasonló mechanizmust alkalmaz a DNS replikáció kezdeményezésére, a DNS-G proteinnek sajátosságai vannak és egyedi.

Ezért olyan biológiailag aktív vegyületeket terveznek, amelyek kifejezetten megtámadják a baktérium primoszómáját anélkül, hogy befolyásolnák az embert bakteriális fertőzés áldozatává.

A stratégia olyan ígéretesnek tűnik, hogy a kutatás a baktérium repliszómájának más összetevőire irányul. Ezenkívül egyes herpeszvírusok primoszóma primázának és helikázának gátlása kiváló klinikai eredményeket adott a varicella zoster és a herpes simplex vírusok elleni küzdelemben.

Irodalom

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) Az emberi primoszóma összehangolt RNS-DNS primer szintézisének mechanizmusa. Journal of Biological Chemistry, 291: 10006-10020.
3. Kaguni, JM (2018) A makromolekuláris gépek, amelyek duplikálják az Escherichia coli kromoszómát, mint a gyógyszerek felfedezésének célpontjai. Antibiotcis (Bázel), 7. doi: 10.3390 / antibiotikumok, 7010023.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Molecular Cell Biology (8 ^th kiadás). WH Freeman, New York, NY, USA.
5. Shiraki, K. (2017) Helikáz-primáz-inhibitor, amenamevir herpeszvírusfertőzés esetén: A herpes zoster kezelésének gyakorlati alkalmazása felé. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.