ДНК-Полимераза дзета

В 1993 г. из тимуса теленка выделили новую ДНК-полимеразу, отличающуюся по свойствам от ранее описанных ферментов, которую предложили обозначить как фермент дзета-типа [ Bialek G., Grosse F.1993 ].

Новая ДНК-полимераза обладала высокой 3'-5' экзонуклеазной корректорской активностью (отношение активностей полимеразы и экзонуклеазы составляло от 1 до 3) и осуществляла дистрибутивный синтез ДНК как в отсутствие PCNA , так и в присутствии этого фактора процессивности ДНК-полимераз дельта и эпсилон .

При электрофорезе выделенного фермента в денатурирующем полиакриламидном геле полипептид 66 кДа был основным. В препаратах присутствовали также полипептиды 40 и 35 кДа - вероятные продукты протеолиза основного полипептида. По данным седиментационного анализа и гельфильтрации нативный фермент имеет молекулярную массу около 120 кДа, что согласуется с тем, что он является димером полипептида р66.

Новая лимераза на нескольких этапах очистки соочищалась с ДНК-полимеразой альфа . Как и альфа-полимераза, фермент ингибировался афидиколином , но был устойчив к BuAdATP.

Функция новой ДНК-полимеразы неизвестна. Относительно высокая удельная экзонуклеазная активность (и низкая полимеразная) согласуется с вспомогательной корректорской ролью при репликации ДНК, осуществляемой ДНК-полимеразами типа альфа , дельта и эпсилон , или с участием фермента в репараций ДНК.

Близкий по свойствам фермент выделен из икры вьюна [ Шарова Н.П. et al., 1994 , Шарова Н.П. et al., 1995 ]. Этот фермент, подобно ДНК-полимеразе бета , осуществлял дистрибутивный синтез на поли(dА)-матрице с затравкой олиго(dТ) как в присутствии PCNA , так и в его отсутствие, однако в отличие от бета-полимеразы фермент обладал высокой экзонуклеазной активностью, специфичной в отношении неспаренных 3'-концевых нуклеотидов.

К характерным особенностям нового типа ДНК-полимераз, выделенных из тимуса теленка и икры рыб, можно отнести высокую чувствительность к AMP , который в концентрациях 1-5 мМ ингибировал обе активности - полимеразную и экзонуклеазную. В эмбрионах вьюна, развивающихся в условиях окислительного стресса, активность этой ДНК-полимеразы, как и ДНК-полимеразы бета, увеличивалась в несколько раз [ Пескин А.В. et al., 1997 ], что согласуется с участием обоих ферментов в репарации ДНК.

ДНК-полимераза дзета обнаружена в 1996 г. у дрожжей S. cerevisiae. При исследовании белков Rev3 и Rev7 , которые необходимы для мутагенеза, индуцируемого в ответ на повреждения ДНК, оказалось, что их комплекс обладает ДНК-полимеразной активностью. Эта полимераза способна эффективно использовать в качестве матрицы ДНК, содержащую циклобутановые димеры. В таких условиях активность ДНК-полимеразы альфа составляет лишь 1% от активности ДНК-полимеразы дзета.

В 1996 г. в клетках дрожжей идентифицирован продукт гена REV3 , который оказался неизвестной ранее ДНК-полимеразой Rev3p [ Nelson J.R. et al., 1996 ].

Полипептид, кодируемый геном REV3, имеет молекулярную массу 173 кДа.

Была выделена ДНК-полимераза и в виде гибридного белка с глутатионтрансферазой ( ДНК-полимераза Gst-Rev3p ) с суммарной молекулярной массой 205 кДа.

Белок Rev3p образует комплекс с продуктом гена REV7 с молекулярной массой 29 кДа. Комплекс Gst-Rev3p:Rev7p стабилен и имеет в 30 раз большую удельную активность, чем каталитический полипептид Gst-Rev3p.

Комплекс Rev3p:Rev7p также назван ДНК-полимеразой дзета , хотя он явно отличен от ферментов, выделенных ранее из тимуса теленка и икры костистых рыб (см. ДНК-полимераза дзета ). ДНК-полимераза дзета дрожжей не обладает 3'-5'-экзонуклеазной активностью и не ингибируется афидиколином. При полимеризации фермент непроцессивен, он относительно эффективно преодолевает тиминовые димеры в ДНК-матрице.

Фермент не является необходимым для жизни клеток, однако дефект в гене REV3 резко снижает способность клеток реплицировать плазмиды с тиминовыми димерами [ Baynton K. et al., 1998 ], что указывает на участие ДНК-полимеразы дзета в синтезе ДНК на участках, несущих структурные нарушения, и на важную роль фермента в обеспечении устойчивости клеток к повреждающим воздействиям. В мутантах по гену REV3 резко снижен мутагенез как спонтанный, так и индуцированный повреждениями в ДНК.

Нуклеотидные последовательности, гомологичные последовательности гена REV3 дрожжей, найдены в геноме млекопитающих [ Xiao W. et al., 1998 ], что свидетельствует в пользу существования механизма, обеспечивающего выживание клеток за счет повышенного мутагенеза, и у млекопитающих. В связи с тем, что известен ген новой ДНК-полимеразы дрожжей, есть основания полагать, что обозначение этого фермента дрожжей как ДНК- полимеразы дзета-типа сохранится и в дальнейшем, а для ДНК-полимеразы из тимуса теленка и икры костистых рыб будет использовано другое обозначение.

ДНК-полимераза дзета (Рol дзета), содержащая Rev3 и Rev7 субъединицы, осуществляет в дрожжах синтез ДНК от неспаренных концов праймеров и способна к репликации ДНК, содержащей ряд повреждений: cis-syn T-T димеры, тимин гликоль, бензо(альфа)пурендиолэпоксид и другие ( Grossmann, 2000 ; Guo, 2001 ; Lawrence, 2001 ; Li, 2002 ; Nelson, 1996 ; Simhadri, 2002 ). Рol дзета человека в одиночку ведет высокоточный синтез ДНК, но при объединении с Pol йота комплекс способен проходить пиримидиновые димеры и AII-сайты [ Johnson, 2000 ]. Rev7 субъединица Рol дзета, взаимодействуя с белком hMAD2 , может участвовать в контроле клеточного цикла, вызывая активацию анафазопромоцирующего комплекса ( Zhu, 2003 ). Дефицит Рol дзета имеет крайне негативные последствия для развития организма: делеция ее субъединицы Rev3 является эмбриологической леталью у мышей ( Esposito, 2000 ; Wittschieben, 2000 ; O-Wang, 2002 ).

Таким образом, список ДНК-полимераз эукариот в недалеком будущем может пополниться.

Ссылки: