Küsimus:
Miks tehakse DNA replikatsioon 5 'kuni 3' suunas?
Damian Kao
2012-01-05 05:57:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

DNA replikatsioon kulgeb suunas 5 'kuni 3', kuna DNA polümeraas toimib vabade nukleotiidide lisamiseks olemasoleva ahela 3'-OH-le. Kas on mingit biokeemilist põhjust, miks kõik organismid arenesid 5'-st 3-ni?

Kas 5 'kuni 3' kasutamisel on mingeid energeetilisi / ressursilisi eeliseid? Kas olemasoleva ahela 3'-OH kasutamine vaba nukleotiidi fosfaadi kinnitamiseks on energeetiliselt soodsam kui vaba nukleotiidi 3'-OH kasutamine olemasoleva ahela fosfaadi kinnitamiseks? Kas 3 'kuni 5' polümeraasi loomiseks on vaja rohkem ressursse?

Miks on see isegi hea küsimus? Vastuse leiate igast molekulaarbioloogia põhiõpikust. Selles pole üldse midagi huvitavat! Kas keegi võiks mulle selgitada, miks sellised põhiküsimused nii palju meeldimist saavad ja tegelikke uurimistaseme küsimusi ignoreeritakse?
Neli vastused:
#1
+31
Gergana Vandova
2012-01-05 06:42:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Prof. Allen Gathmanil on Youtube'is suurepärane 10-minutiline video, mis selgitab nukleotiidi 5 'kuni 3' suunas lisamise reaktsiooni ja miks see teine ​​ei toimi viisil.

Lühidalt, fosfodiestersideme moodustumise energia pärineb dNTP-st, mis tuleb lisada. dNTP on nukleotiid, mille 5'-otsa külge on kinnitatud veel kaks fosfaati. 3'OH rühma liitmiseks järgmise nukleotiidi fosfaadiga tuleb sellest fosfaatrühmast eemaldada üks hapnik. See hapnik on seotud ka kahe lisafosfaadiga, mis on samuti seotud Mg ++ -ga. Mg ++ tõmbab üles hapniku elektronid, mis nõrgestab seda sidet ja 3'OH-st pärinev hapniku nn nukleofiilne rünnak õnnestub, moodustades seeläbi fosfodiestersideme.

Kui proovite liituda dNTP 3-ga 'OH rühm järgmise nukleotiidi 5' fosfaadile, ei ole piisavalt energiat 5 'fosforiga ühendatud hapniku vahelise sideme nõrgendamiseks (dNTP ülejäänud kaks fosfaati on 5' otsas, mitte sees 3'-ots), mis muudab nukleofiilse rünnaku raskemaks.

Vaadake videot, seal on seda paremini selgitatud.

Kuigi video selgitab põhitõdesid kenasti, eiratakse see võimalust lisada praimerile trifosfaati (teise ensüümi või sekundaarse polümeraasi funktsionaalsuse kaudu). Trifosfaadi spontaanne hüdrolüüs seab 3'-5 'variandi ebasoodsasse olukorda, kuid idee pole nii võimatu, nagu prof Gathman videos väidab.
#2
+20
Mad Scientist
2012-01-05 15:33:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

DNA replikatsioonid vajavad edasiminekuks energiaallikat, see energia saadakse olemasolevale DNA-ahelale lisatud nukleotiidi 5'-trifosfaadi lõhustamisega. Mis tahes alternatiivse polümeraasi mehhanismi korral tuleb arvestada nukleotiidi lisamiseks vajaliku energiaallikaga.

Lihtsaim viis, mida võib ette kujutada pöörd-3'-5 'polümerisatsiooni teostamiseks, on nukleotiidi-3'- trifosfaat nukleotiid-5'-trifosfaadi asemel, mida kasutab iga olemasolev polümeraas. See võimaldaks olemasolevate polümeraasidega praktiliselt identset mehhanismi, lihtsalt substraatidena erinevate nukleotiididega. Selle mudeli probleem on see, et ribonukleotiid-3'-trifosfaadid on naaber-2'-OH tõttu happelistes tingimustes vähem stabiilsed (kuigi see kehtib ilmselgelt ainult RNA, mitte DNA puhul).

Nii et mis tahes 3'-5'-polümeraas peaks tõenäoliselt kasutama samu nukleotiid-5'-trifosfaate kui 5'-3'-polümeraas. See tähendaks, et trifosfaat, mis annab energiat uue nukleotiidi lisamiseks, oleks pikendatud DNA ahelal, mitte äsja lisatud nukleotiidil.

Selle lähenemise üks puudus on see, et nukleotiidtrifosfaadid hüdrolüüsuvad rasketes tingimustes spontaanselt. See ei ole 5'-3 'polümeraasi jaoks märkimisväärne probleem, kuna trifosfaat on uuel nukleotiidil ja polümeraas peab lihtsalt leidma uue nukleotiidi. 3'-5'-polümeraasi puhul on probleemiks spontaanne hüdrolüüs, kuna trifosfaat on kasvavas ahelas. Kui see hüdrolüüsub, tuleb kogu polümerisatsioon kas katkestada või trifosfaat mõne mehhanismi abil lugeda.

Selle kohta lisateabe saamiseks võite vaadata artiklit "Nukleotiidpolümeraasi suuna juhtimise evolutsiooni mudel", autorid Joshua Ballanco ja Marc L. Mansfield. Nad lõid mudeli varase polümeraasi evolutsiooni kohta, kuigi nad ei jõua lõplikule järeldusele.

#3
+15
Asish George
2014-05-14 10:46:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Minu arvates on prof Allen Gathmani "suurepärane 10-minutiline video Youtube'is" üsna aja raiskamine, kui teate juba, kuidas hüdrolüüs toimub. Tegelikult ei ole ta 3 '-> 5' marsruuti erapooletult kaalunud; ta ei näi uurivat võimalust, kuidas trifosfaat ilmub kasvavas 5 'ahela otsas 3' -> 5 'juhtumis.

Tegelikult on ainus erinevus kahe tee vahel (5 '-> 3' ja 3 '-> 5') see, et reageeriv trifosfaat ilmub erinevates kohtades. Tavalisel juhul kuulub hüdrolüüsitud trifosfaat lisatud nukleotiidi hulka, viimasel juhul aga hüdrolüüsitud trifosfaat kasvab kasvavas ahelas olevale nukleotiidile. Mõlemad on teostatavad.

Tegelikult on teada, et RNA polümeraasil on kahekordne aktiivsus, kuid näete, et RNA polümeraasil puudub korrektuur! Korrektuur nõuab sobimatu aluse eemaldamist, kuid 3 '-> 5 suunas oli aluse kinnitus trifi fosfaati ahela 5' otsas ära kulutanud, nii et asenduspõhja lisamine pole enam saadaval. 3 '-> 5' tegevus hävitab polümeraasi korrektuurivõime hõlpsasti. Nii et korrigeerimise vajadus piirab DNA ahelate sünteesi väärtuseks 5 '-> 3' em>. Miks see nii on, vajaks palju rohkem selgitusi (kui sõnadega), kuid minu arvates on pildil palju parem selgitav jõud kui tuhandel sõnal. Lisasin pildi oluline rakubioloogia lehelt, mis näitab vastust küsimusele MIKS: enter image description here

Teine oluline kaalutlus on remont. Kui ühes ahelas puudub üks või mitu nukleotiidi, oleks puuduva nukleotiidi parandamine 3 'kuni 5' sünteesi jaoks võimatu, kuna 5'-trifosfaati ei esine. Teisest küljest ei vaja 5 'kuni 3' süntees paranduskohas olevat 3'-trifosfaati. See on tähtis. See tähendab, et 3 'kuni 5' süntees ei võimalda nukleotiidide taastumist.

See peaks olema aktsepteeritud vastus.
#4
+6
Peter Kramer
2014-02-28 03:44:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tegelikult on polümeraas, mis katalüüsib 3 '- 5' pikenemist. Vaadake näiteks Thg1 superperekonda. "Tehes seda vastupidi: 3'-to-5 'polümerisatsioon Thg1 superperega. Jackman jt.

Pole viidet, pole kasutust.


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...