PRIMOSOMA: COMPONENTEN, FUNCTIES EN TOEPASSINGEN - BIOLOGIE - 2025

Een primosoom , in de genetica en andere takken van de biologie, is een multiproteïnecomplex dat verantwoordelijk is voor het uitvoeren van de eerste stappen die leiden tot DNA-replicatie. DNA-replicatie is een complex proces dat verschillende fasen omvat, elk strikt gereguleerd om de getrouwheid en correcte scheiding van de gegenereerde moleculen te garanderen.

Het replicatieve complex dat alle replicatiestappen uitvoert, wordt het replisoom genoemd, en degene die alleen verantwoordelijk is voor de initiatie ervan, het primosoom. Alleen de eiwitten die geassocieerd blijven en een complexe multiproteïne-superstructuur vormen, behoren tot deze lichamen, of sommige. Veel andere accessoire-eiwitten vervullen echter een extra rol in primosomen.

Het primosoom moet een klein RNA-molecuul synthetiseren dat DNA-polymerasen vertelt waar de de novo DNA-synthese moet beginnen. Dit kleine RNA-molecuul wordt de primer genoemd (voor anderen primer), omdat het de DNA-synthesereactie stimuleert (dat wil zeggen, het start).

In het Spaans betekent primar zegevieren, opvallen, overheersen of het primaat verlenen aan iets of iemand. Dat wil zeggen, geef de voorkeur. In het Engels betekent 'primen': voorbereiden of ergens op voorbereid zijn.

In elk geval moet elke biologische reactie ergens door worden beheerst, en DNA-replicatie is geen uitzondering.

Componenten

Over het algemeen moet elke replicatievork ten minste één primosoom rekruteren. Dit gebeurt op een specifieke plaats (sequentie) in het DNA, de ori, door replicatieoorsprong.

Het is op deze plek waar het specifieke RNA-molecuul (primer) moet worden gesynthetiseerd dat de synthese van het nieuwe DNA zal zegevieren. Ongeacht of de replicatie unidirectioneel is (een enkele replicatievork met een enkele richting) of bidirectioneel (twee replicatievorken, in twee tegengestelde richtingen), het DNA moet openen en een enkele band "worden".

De zogenaamde leaderband (van 3 'naar 5' sense) maakt continue synthese van DNA in de 5 'naar 3' sense mogelijk, uitgaande van een enkele DNA: RNA hybride site.

De vertraagde band, in de tegenovergestelde richting, dient als een sjabloon voor de discontinue synthese van nieuw DNA in fracties die Okazaki-fragmenten worden genoemd.

Om elk Okazaki-fragment te laten ontstaan, moet de initiatiereactie elke keer prioriteit krijgen met dezelfde primosomen (waarschijnlijk hergebruikt) om hetzelfde type hybriden te vormen.

Premie

RNA-primase is een DNA-afhankelijke RNA-polymerase; een enzym dat DNA als sjabloon gebruikt om een ​​RNA te synthetiseren dat complementair is aan zijn sequentie.

RNA-primase, in combinatie met helicase, bindt aan matrijs-DNA en synthetiseert een primer of primer met een lengte van 9-11 nt. Beginnend vanaf het 3'-uiteinde van dit RNA, en door de werking van DNA-polymerase, begint een nieuw DNA-molecuul te verlengen.

Helicasa

Een ander fundamenteel onderdeel van het primosoom is een helicase: een enzym dat in staat is om dubbelband-DNA af te wikkelen en dat aanleiding geeft tot enkelband-DNA in het gebied waar het werkt.

In dit enkelbandige DNA-substraat werkt RNA-primase om de primer te doen ontstaan ​​van waaruit de DNA-synthese zich uitstrekt door het DNA-polymerase dat deel uitmaakt van het replisoom.

DNA-polymerase

Hoewel voor sommigen, door DNA-polymerase op te nemen, we het al hebben over het replisoom, is de waarheid dat als de DNA-synthese niet wordt gestart, de reactie niet heeft gewonnen. En dit wordt alleen bereikt door het primosoom.

In elk geval zijn DNA-polymerasen enzymen die in staat zijn om de novo DNA te synthetiseren vanuit een sjabloon die hen begeleidt. Er zijn veel soorten DNA-polymerasen, elk met zijn eigen vereisten en kenmerken.

Ze voegen allemaal deoxynucleotide-trifosfaat toe aan een streng die 5 'tot 3' groeit. Sommige, maar niet alle, DNA-polymerasen hebben testleesactiviteit.

Dat wil zeggen, na het toevoegen van een reeks nucleotiden, kan het enzym foutieve incorporaties detecteren, lokaal het getroffen gebied afbreken en de juiste nucleotiden toevoegen.

¿ Andere eiwitten in het primosoom?

Strikt genomen zouden de genoemde enzymen voldoende zijn om prioriteit te geven aan de DNA-synthese. Er is echter gevonden dat andere eiwitten deelnemen aan de assemblage en functie van het primosoom.

De controverse is niet gemakkelijk op te lossen omdat primosomen uit verschillende levensdomeinen onderscheidende functionele vermogens hebben. Bovendien moet het arsenaal aan RNA-neven en nichten worden toegevoegd die worden gecodeerd door virussen.

We zouden kunnen concluderen dat elk primosoom het vermogen heeft om te interageren met andere moleculen, afhankelijk van de functie die het gaat vervullen.

Andere functies van primosomen

Het is gebleken dat primosomen ook kunnen deelnemen aan de polymerisatie van DNA- of RNA-moleculen, in de terminale overdracht van verschillende soorten nucleotiden, in sommige DNA-herstelmechanismen, en ook in het recombinatiemechanisme dat bekend staat als terminale overgang van uiteinden. niet homoloog.

Ten slotte is ook waargenomen dat primosomen, of in ieder geval neven en nichten, ook betrokken zouden kunnen zijn bij het herstarten van replicatie bij gestopte vorken.

We zouden kunnen zeggen dat de primosomen op de een of andere manier niet alleen dit fundamentele mechanisme van DNA-metabolisme (replicatie) starten, maar ook bijdragen aan de controle en homeostase ervan.

Toepassingen

Het bacteriële primosoom is het onderwerp van actief onderzoek als een doelwitplaats die de ontwikkeling van krachtigere antibiotica mogelijk zou kunnen maken. In Escherichia coli is primase het translationele product van het dnaG-gen.

Hoewel alle levende wezens een soortgelijk mechanisme gebruiken om DNA-replicatie op gang te brengen, heeft het DNA-G-eiwit eigenschappen die op zichzelf en uniek zijn.

Om deze reden worden biologisch actieve verbindingen ontworpen die specifiek het primosoom van de bacterie zouden aanvallen, zonder de mens die het slachtoffer is van een bacteriële infectie, te beïnvloeden.

De strategie lijkt zo veelbelovend dat er onderzoek wordt gedaan naar andere componenten van het bacteriële replisoom. Bovendien heeft remming van de primosoomprimase en helicase van sommige herpesvirussen uitstekende klinische resultaten opgeleverd in de strijd tegen varicella zoster- en herpes simplex-virussen.

Referenties

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6 ^e editie). WW Norton & Company, New York, NY, VS.
2. Baranovskiy, AG, Babayeva, ND, Zhang, Y., Gu, J., Suwa, Y., Pavlov, YI, Tahirov, T .H. (2016) Mechanisme van gecoördineerde RNA-DNA-primersynthese door het menselijke primosoom. Journal of Biological Chemistry, 291: 10006-10020.
3. Kaguni, JM (2018) De macromoleculaire machines die het Escherichia coli-chromosoom dupliceren als doelen voor het ontdekken van geneesmiddelen. Antibiotcis (Basel), 7. doi: 10.3390 / antibiotics7010023.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Moleculaire celbiologie (8 ^ste editie). WH Freeman, New York, NY, VS.
5. Shiraki, K. (2017) Helicase-primase-remmer amenamevir voor herpesvirusinfectie: naar praktische toepassing voor de behandeling van herpes zoster. Drugs of Today (Barcelona), 53: 573-584.