DNA Polymerase beta (hebrew)

From Proteopedia

Jump to: navigation, search
DNA Polymerase beta

דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. לחלבון זה יש שתי פעולות אנזימתיות: הסרת בסיסים פגומים ומילוי רווחים בסינתזת ה-DNA.

תהליך שכפול הDNA

למולקולת ה-DNA כיווניות: קצה '3 שמכיל הידרוקסיל חופשי שקשור לפחמן מ ספר 3 של הסוכר וקצה '5 המכיל שייר חופשי של חומצה זרחתית הקשור לפחמן מספר 5 . קצה '5 נחשב לתחילת השרשרת וקצה '3 נחשב לסופה. שתי השרשרות המרכיבות את הסליל הכפול של ה-DNA אינן מקבילות בכיווניות שלהן – תמיד קצה '5 של שרשרת אחת מול קצה '3 של השרשרת השנייה באותה המולקולה. בתהליך שכפול ה-DNA נוצר העתק של מולקולות ה-DNA בתאים. המולקולה החדשה מסונתזת מנוקלאוטידים חופשיים אשר נמצאים בתא. התהליך מבוצע ע"י האנזים DNA פולימראז. התבנית ליצירת מולקולת ה–DNA החדשה היא המולקולה הקיימת בגרעין התא. תהליך השכפול מתרחש לפני תהליכי חלוקת התא הבאים: מיטוזה ומיוזה בתאים אאקריוטים.


תהליך השכפול הוא תהליך סמי-קונסרבטיבי, כלומר כל אחת ממולקולות ה-DNA החדשות מורכבת מגדיל אחד ממולקולת ה-DNA המקורית וגדיל שני שנוצר בזמן תהליך השכפול.


הצורה שמתקבלת בזמן השכפול נקראת מזלג ההכפלה (Replication fork) . הפרדת שני הגדילים המרכיבים את מזלג ההכפלה מתרחשת ע"י האנזים הליקאז (Helicase) שמפרק את קשרי המימן בין הבסיסים. ראה באיור:"תהליך שכפול ה-DNA". תהליך השכפול צורך אנרגיה, אשר מתקבלת מפירוק שני שירי פוספט ממולקולת ה-dNTP (נוקלאוטידים) אשר מתחברת בעזרת הקופקטור Mg+2.

תהליך שכפול הDNA
תהליך שכפול הDNA


שלבים בשכפול ה-DNA בתאים אאוקריוטים:
1. אתחול – השכפול מתחיל באזור מסויים המוגדר כמוצא ההכפלה. השכפול מתחיל בו זמנית במספר מקורות. בתחילת התהליך מספר חלבוני מפתח נקשרים לאזור מקור השכפול וגורמים לפתיחה חלקית של סליל ה-DNA באזור. כתוצאה מפתיחה זו נוצרת בועת השכפול, המכילה שני מזלגות שכפול - אחד לכל כיוון. תהליך השכפול מתקדם מאתר האתחול בשני כיוונים, כאשר המזלגות הולכים ומתרחקים ממקור השכפול ובועת השכפול הולכת וגדלה לכל אורך התהליך.
2. שכפול - בשלב זה מזלגות השכפול "מתקדמים" לשני הכיוונים ומתרחקים ממקור השכפול. בפתח של כל מזלג מצוי ה-DNA פולימראז המאריך את הגדילים המתהווים על גבי שתי התבניות המקוריות. בשל האילוץ המתואר לעיל, רק על אחד הגדילים של המזלג ניתן לבצע סינתזה רצופה של גדיל אחד לכל אורך המולקולה - הגדיל המסונתז מתחיל בקצה ה-'5 ומתארך לכיוון ה-'3. בכיוון השני נוצרת בעיה שנפתרת על ידי מקטעי אוקזקי. ה-DNA פולימראז צריך מקטע DNA -RNA משלים "להתיישב עליו", ורק ממנו הוא יכול להתחיל לסנתז. זהו התפקיד של האנזים RNA פרימאז, הוא יוצר קטעים משלימים קטנים של RNA על הגדיל המשלים (פריימרים), וה-DNA פולימראז "מתיישב" עליהם ומסנתז את ה-DNA. אנזים נוסף מחליף את מקטע ה-RNA ב-DNA, ולבסוף האנזים ליגאז מחבר את הקטעים השונים וסוגר את ה-DNA החדש: גדיל ישן עם הגדיל המשלים שלו שהורכב עכשיו. קומפלקס האנזימים אוחז בשני הגדילים של מולקלת ה-DNA בצורה המאפשרת פעילות בו-זמנית של הסינתזה בשני הגדילים.
3. סיום - בסיום השכפול, כאשר המזלגות משני הצדדים מגיעים לסוף הכרומוזום, נוצרת בעיה חדשה - לאחר שמוסר פריימר ה-RNA של המקטע האוקזקי האחרון, לא ניתן להחליפו במקטע DNA, שכן אין קצה '3 חשוף שאליו ניתן לחברו (במקרה של גנום לינארי (כרומוזומים )). הפתרון שמצאה האבולוציה לבעיה זו הוא הטלומר. אנזים מיוחד בתא - הטלומראז, אחראי בשלבי התפתחות עובריים של התאים על יצירת מקטעי DNA חוזרניים וארוכים בשני צידי הכרומוזום. מקטע DNA זה אינו מקודד וכל תפקידו הוא להתקצר במהלך השכפולים שהתא עובר במחזור חייו, כדי שההתקצרות הבלתי נמנעת של הכרומוזום לא תפגע בחלקים המקודדים. כיום מאמינים שמנגנון זה מבקר הזדקנות של התאים ומהווה את אחד ממנגנוני ההגנה של הגוף כנגד גידולים סרטניים. אחת ההשערות היא שחלק מן התאים הסרטניים "רוכשים מחדש" את פעילות הטלומראז ובכך מונעים את מותם הטבעי מ"זקנה". ראו סרטון המסביר את תהליך שכפול ה-DNA

משפחת פולימראזות
משפחת פולימראזות

DNA פולימראזות:

בנוסף לפעילות השכפול DNA פולימראז הוא בעל פעילות של אקסונוקלאז, כלומר הוא יכול לתקן שגיאות של הכנסת נוקלאוטידים ובכך למנוע מוטציות. בפרוקריוטים ובאאוקריוטים קיימים מספר סוגים שונים של DNA פולימרזות, אשר לוקחים חלק בתהליך של שכפול ה-DNA (ראו באיור:"משפחת פולימראזות"). דנ"א פולימראז בטא (DNA polymerase β) הוא אחד מהפולימראזות המאופיינים ביותר של האאוקריוטים. הוא משתייך למשפחת ה - X DNA פולימראזות. פולימראז בטא נחוץ לצורך תיקון בסיסים, מסלול תיקון DNA אשר הכרחי לתיקון בסיסים שעברו שינוי בהרכבם הכימי בעקבות חמצון או אלקילאציה.


Proteopedia Page Contributors and Editors (what is this?)

Inna Schwartzman, Orna Dahan, Rachel Amstibovitsky

Personal tools