Primosoma: komponen, fungsi, dan aplikasi

Sebuah primosom , dalam genetika, dan cabang lain dari biologi, adalah multiprotein kompleks yang bertugas melaksanakan langkah-langkah pertama yang menyebabkan DNA replikasi . Replikasi DNA adalah proses kompleks yang melibatkan beberapa tahap, masing-masing diatur secara ketat untuk memastikan kesetiaan dan pemisahan yang benar dari molekul yang dihasilkan.

Kompleks replikatif yang menjalankan semua langkah replikasi disebut replisome, dan yang hanya bertanggung jawab untuk inisiasinya, primosom. Hanya protein yang tetap terkait untuk membentuk superstruktur multiprotein kompleks yang termasuk dalam badan ini, atau beberapa. Namun, banyak protein aksesori lain melayani peran tambahan dalam primosom.

Primosom harus mensintesis molekul RNA kecil yang memberitahu DNA polimerase di mana untuk memulai sintesis DNA de novo . Molekul RNA kecil ini disebut primer (untuk yang lain, primer), karena merupakan prima (yaitu, memulai) reaksi sintesis DNA.

Dalam bahasa Spanyol, menang berarti menang, menonjol, mendominasi atau memberikan keunggulan pada sesuatu atau seseorang. Artinya, berikan preferensi. Dalam bahasa Inggris, ‘to prime’ berarti mempersiapkan atau bersiap untuk sesuatu.

Bagaimanapun, setiap reaksi biologis harus diprioritaskan oleh sesuatu, dan replikasi DNA tidak terkecuali.

Indeks artikel

Komponen

Secara umum, setiap garpu replikasi harus merekrut setidaknya satu primosom. Ini terjadi di tempat tertentu (urutan) dalam DNA yang disebut ori , berdasarkan asal replikasi.

Di tempat inilah molekul RNA spesifik (primer) harus disintesis sehingga sintesis DNA baru akan terjadi. Terlepas dari apakah replikasi itu searah (garpu replikasi tunggal dengan satu arah) atau dua arah (dua garpu replikasi, menuju dua arah yang berlawanan), DNA harus terbuka dan “menjadi” pita tunggal.

Apa yang disebut pita pemimpin (pengertian 3 ‘ke 5’) memungkinkan sintesis DNA berkelanjutan dalam pengertian 5 ‘ke 3’, mulai dari DNA tunggal: situs hibrid RNA.

Pita terbelakang, dalam arah yang berlawanan, berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis DNA baru yang terputus-putus menjadi fraksi yang disebut fragmen Okazaki.

Untuk memunculkan setiap fragmen Okazaki, reaksi inisiasi harus didahulukan setiap kali dengan primosom yang sama (mungkin digunakan kembali) untuk membentuk jenis hibrida yang sama.

Premium

RNA primase adalah RNA polimerase yang bergantung pada DNA; enzim yang menggunakan DNA sebagai cetakan untuk mensintesis RNA yang melengkapi urutannya.

RNA primase, bersama dengan helicase, mengikat DNA template dan mensintesis primer atau primer sepanjang 9-11 nt. Dari ujung 3 ‘RNA ini, dan dengan aksi DNA polimerase, molekul DNA baru mulai memanjang.

Helicasa

Komponen fundamental lain dari primosom adalah helikase: enzim yang mampu mengurai DNA pita ganda dan menghasilkan DNA pita tunggal di area kerjanya.

Dalam substrat DNA pita tunggal inilah RNA primase bertindak untuk menghasilkan primer dari mana sintesis DNA diperluas oleh DNA polimerase yang merupakan bagian dari replisom.

DNA polimerase

Meskipun untuk beberapa, dengan memasukkan DNA polimerase, kita sudah berbicara tentang replisome, kenyataannya adalah bahwa jika sintesis DNA tidak dimulai, reaksi tidak akan terjadi. Dan ini hanya dicapai oleh primosom.

Bagaimanapun, DNA polimerase adalah enzim yang mampu mensintesis DNA de novo dari template yang memandu mereka. Ada banyak jenis DNA polimerase, masing-masing dengan persyaratan dan karakteristiknya sendiri.

Mereka semua menambahkan deoksinukleotida trifosfat ke rantai yang tumbuh 5 ‘sampai 3’. Beberapa, tetapi tidak semua, DNA polimerase memiliki aktivitas membaca tes.

Artinya, setelah menambahkan serangkaian nukleotida, enzim mampu mendeteksi penggabungan yang salah, secara lokal menurunkan area yang terkena dan menambahkan nukleotida yang benar.

Protein lain dalam primosom?

Sebenarnya, enzim yang disebutkan akan cukup untuk memprioritaskan sintesis DNA. Namun, protein lain telah ditemukan untuk berpartisipasi dalam perakitan dan fungsi primosom.

Kontroversi ini tidak mudah diselesaikan karena primosom dari domain kehidupan yang berbeda memiliki kemampuan fungsional yang berbeda. Selain itu, gudang sepupu RNA harus ditambahkan yang dikodekan oleh virus.

Kita dapat menyimpulkan bahwa setiap primosom memiliki kemampuan untuk berinteraksi dengan molekul lain tergantung pada fungsi yang akan dipenuhinya.

Fungsi lain dari primosom

Telah ditemukan bahwa primosom juga dapat berpartisipasi dalam polimerisasi molekul DNA atau RNA, dalam transfer terminal berbagai jenis nukleotida, dalam beberapa mekanisme perbaikan DNA, serta dalam mekanisme rekombinasi yang dikenal sebagai sambungan terminal.

Akhirnya, juga telah diamati bahwa primosom, atau setidaknya sepupu, juga dapat terlibat dalam memulai kembali replikasi pada percabangan yang dihentikan.

Kita dapat mengatakan bahwa entah bagaimana primosom tidak hanya memulai mekanisme dasar metabolisme DNA (replikasi), tetapi juga berkontribusi pada kontrol dan homeostasisnya.

Kegunaan

Primosom bakteri adalah subjek penelitian aktif sebagai situs target yang memungkinkan pengembangan antibiotik yang lebih kuat. Pada Escherichia coli , primase adalah produk translasi dari gen dnaG .

Meskipun semua makhluk hidup menggunakan mekanisme yang sama untuk memulai replikasi DNA, protein DNA-G memiliki karakteristik tersendiri dan unik.

Untuk alasan ini, senyawa aktif biologis sedang dirancang yang secara khusus akan menyerang primosom bakteri, tanpa mempengaruhi manusia yang menjadi korban infeksi bakteri.

Strategi tersebut tampaknya sangat menjanjikan sehingga penelitian diarahkan pada komponen lain dari replisome bakteri. Selanjutnya, penghambatan primosom primase dan helicase dari beberapa virus herpes telah memberikan hasil klinis yang sangat baik dalam memerangi virus varicella zoster dan herpes simpleks.

Referensi

  1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Biologi Molekuler Sel ( Edisi ke- 6 ). WW Norton & Company, New York, NY, AS.
  2. Baranovskiy, AG, Babayeva, ND, Zhang, Y., Gu, J., Suwa, Y., Pavlov, YI, Tahirov, T .H. (2016) Mekanisme sintesis primer RNA-DNA terpadu oleh primosom manusia. Jurnal Kimia Biologi, 291: 10006-10020.
  3. Kaguni, JM (2018) Mesin makromolekul yang menggandakan kromosom Escherichia coli sebagai target untuk penemuan obat. Antibiotik (Basel), 7. doi: 10.3390 / antibiotik7010023.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A., Martin, KC (2016). Biologi sel molekuler ( edisi ke- 8 ). WH Freeman, New York, NY, AS.
  5. Shiraki, K. (2017) Helicase-primase inhibitor amenamevir untuk infeksi virus herpes: Menuju aplikasi praktis untuk mengobati herpes zoster. Narkoba Hari Ini (Barcelona), 53: 573-584.