ADN polimerasa V
Tipo de enzima polimerasa
ADN polimerasa V, subunidad C
Identificadores
OrganismoEscherichia coli (estirpe K-12, subestirpe MG1655)
SímboloumuC
Entre946359
RefSeq (protección)NP_415702.1
Protección unificadaP04152
Otros datos
Número CE2.7.7.7
CromosomaGenoma: 1,23 - 1,23 Mb
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EstructurasModelo suizo
DominiosInterprofesional
ADN polimerasa V, subunidad D
Identificadores
OrganismoEscherichia coli (estirpe K-12, subestirpe MG1655)
SímboloumuD
Entre945746
RefSeq (protección)NP_415701.1
Protección unificadaP0AG11
Otros datos
Número CE3.4.21.-
CromosomaGenoma: 1,23 - 1,23 Mb
Buscar
EstructurasModelo suizo
DominiosInterprofesional

La ADN polimerasa V ( Pol V ) es una enzima polimerasa involucrada en los mecanismos de reparación del ADN en bacterias, como Escherichia coli . Está compuesta por un homodímero UmuD' y un monómero UmuC , formando el complejo proteico UmuD'2C. [1] Es parte de la familia Y de las ADN polimerasas, que son capaces de realizar la síntesis de translesión de ADN (TLS). [2] Las polimerasas de translesión evitan las lesiones de daño del ADN durante la replicación del ADN : si una lesión no se repara o evita, la horquilla de replicación puede detenerse y provocar la muerte celular. [3] Sin embargo, las polimerasas Y tienen baja fidelidad de secuencia durante la replicación (propensas a agregar nucleótidos incorrectos). Cuando las proteínas UmuC y UmuD' se descubrieron inicialmente en E. coli , se pensó que eran agentes que inhiben la replicación fiel del ADN y causaban que la síntesis de ADN tuviera altas tasas de mutación después de la exposición a la luz ultravioleta . [2] La función polimerasa de la Pol V no se descubrió hasta finales de los años 1990, cuando se extrajo con éxito la UmuC y los experimentos posteriores demostraron de manera inequívoca que la UmuD'2C es una polimerasa. Este hallazgo condujo a la detección de muchos ortólogos de la Pol V y al descubrimiento de la familia Y de polimerasas. [4]

Función

La Pol V funciona como una polimerasa TLS (síntesis de ADN por translesión) en E. coli como parte de la respuesta SOS al daño del ADN. [4] Cuando el ADN se daña, las polimerasas de síntesis de ADN regulares no pueden agregar dNTP a la cadena recién sintetizada. La ADN polimerasa III (Pol III) es la ADN polimerasa regular en E. coli . Como la Pol III se detiene y no puede agregar nucleótidos a la cadena de ADN naciente, la célula corre el riesgo de que la horquilla de replicación colapse y se produzca la muerte celular. La función TLS de la Pol V depende de la asociación con otros elementos de la respuesta SOS; lo más importante es que la actividad de translesión de la Pol V depende estrechamente de la formación de filamentos de nucleoproteína RecA . [5] La Pol V puede usar TLS en lesiones que bloquean la replicación o lesiones de codificación errónea, que modifican las bases y conducen a un apareamiento de bases incorrecto . Sin embargo, no puede traducir a través de errores de mella en la cadena principal 5' → 3'. [6] La Pol V también carece de actividad exonucleasa , lo que la hace incapaz de corregir la síntesis y la hace propensa a errores. [7]

Respuesta SOS

La respuesta SOS en E. coli intenta aliviar el efecto de un estrés dañino en la célula. El papel de la Pol V en la respuesta SOS desencadenada por la radiación UV se describe a continuación:

  1. La Pol III se estanca en el lugar de la lesión.
  2. La helicasa de replicación de ADN DnaB continúa expandiendo la horquilla de replicación creando segmentos de ADN monocatenario (ssDNA) delante de la lesión.
  3. Las proteínas de unión al ssDNA (SSB) estabilizan el ssDNA.
  4. RecA reclutada y cargada en ssDNA por RecFOR reemplazando SSB. Formación del filamento de nucleoproteína RecA (RecA*).
  5. RecA funciona a través de proteínas mediadoras para activar Pol V (ver Regulación).
  6. La Pol V accede al 3'-OH de la cadena de ADN naciente y extiende la cadena más allá del sitio de la lesión.
  7. La Pol III reanuda la elongación. [8]

Regulación

La pol V solo se expresa en la célula durante la respuesta SOS. Está regulada de forma muy estricta en diferentes niveles de expresión de proteínas y bajo diferentes mecanismos para evitar su actividad a menos que sea absolutamente necesaria para la supervivencia de la célula. [8] La estricta regulación de la pol V se debe a su baja fidelidad de replicación, es altamente mutagénica y se utiliza como último recurso en los mecanismos de reparación del ADN. Como tal, la expresión del complejo UmuD'2C tarda entre 45 y 50 minutos después de la exposición a la radiación UV. [6]

Regulación transcripcional

La transcripción de los genes de respuesta SOS está regulada negativamente por el represor LexA . LexA se une al promotor del operón UmuDC e inhibe la transcripción génica. [1] El daño del ADN en la célula conduce a la formación de RecA*. RecA* interactúa con LexA y estimula su actividad proteolítica , lo que conduce a la autoescisión del represor liberando el operón para la transcripción. El operón UmuDC se transcribe y se traduce en UmuC y UmuD. [5]

Regulación postraduccional

La formación del complejo UmuD'2C está limitada por la formación de UmuD' a partir de UmuD. [7] UmuD está hecho de un polipéptido con 139 residuos de aminoácidos que forman una estructura terciaria estable, sin embargo, necesita ser modificado postraduccionalmente para estar en su forma activa. [1] UmuD tiene actividad autoproteolítica que es activada por RecA, elimina 24 aminoácidos en el extremo N , convirtiéndolo en UmuD'. UmuD' puede formar un homodímero y asociarse con UmuC para formar el complejo activo UmuD'2C. [5]

Regulación funcional

El complejo UmuD'2C es inactivo a menos que esté asociado con RecA*. La pol V interactúa directamente con RecA* en la punta 3' del filamento de nucleoproteína; este es el sitio de la cadena de ADN naciente donde la pol V reinicia la síntesis de ADN . [8] Además, se ha demostrado que la vía REV1 /REV3L/REV7 es necesaria para la síntesis de TLS mediada por la ADN polimerasa V. [9]

Referencias

  1. ^ abc Sutton MD, Walker GC (julio de 2001). "Manejo de las polimerasas de ADN: coordinación de la replicación, reparación y recombinación del ADN". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 98 (15): 8342–9. doi : 10.1073/pnas.111036998 . PMC  37441 . PMID  11459973.
  2. ^ ab Yang W (febrero de 2003). "Daños en la reparación de las polimerasas de ADN Y". Current Opinion in Structural Biology . 13 (1): 23–30. doi :10.1016/S0959-440X(02)00003-9. PMID  12581656.
  3. ^ Garrett RH (2013). Bioquímica (1.ª edición canadiense). Toronto: Nelson Education. pág. 343. ISBN 9780176502652.
  4. ^ ab Goodman MF, Woodgate R (octubre de 2013). "ADN polimerasas de translesión". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 5 (10): a010363. doi :10.1101/cshperspect.a010363. PMC 3783050 . PMID  23838442. 
  5. ^ abc Jarosz DF, Beuning PJ, Cohen SE, Walker GC (febrero de 2007). "ADN polimerasas de la familia Y en Escherichia coli". Tendencias en microbiología . 15 (2): 70–7. doi :10.1016/j.tim.2006.12.004. hdl : 1721.1/70041 . PMID  17207624.
  6. ^ ab Patel M, Jiang Q, Woodgate R, Cox MM, Goodman MF (junio de 2010). "Un nuevo modelo para la mutagénesis inducida por SOS: cómo la proteína RecA activa la ADN polimerasa V". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology . 45 (3): 171–84. doi :10.3109/10409238.2010.480968. PMC 2874081 . PMID  20441441. 
  7. ^ ab Yang W (mayo de 2014). "Una descripción general de las ADN polimerasas de la familia Y y un estudio de caso de la ADN polimerasa humana η". Bioquímica . 53 (17): 2793–803. doi :10.1021/bi500019s. PMC 4018060 . PMID  24716551. 
  8. ^ abc Fuchs RP, Fujii S (diciembre de 2013). "Síntesis de ADN por translesión y mutagénesis en procariotas". Cold Spring Harbor Perspectives in Biology . 5 (12): a012682. doi :10.1101/cshperspect.a012682. PMC 3839610 . PMID  24296168. 
  9. ^ Doles J, Oliver TG, Cameron ER, Hsu G, Jacks T, Walker GC, Hemann MT (noviembre de 2010). "La supresión de Rev3, la subunidad catalítica de Pol{zeta}, sensibiliza a los tumores pulmonares resistentes a los fármacos a la quimioterapia". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 107 (48): 20786–91. doi : 10.1073/pnas.1011409107 . PMC 2996428 . PMID  21068376. 
  • Resumen de toda la información estructural disponible en el PDB para UniProt : P0AG11 (E. coli Protein UmuD) en PDBe-KB .
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