. Репликация генома (стр. 26 )

Организм	Фермент	Ген	Поло-жение гена*	Длина белка (а. о.)	Субъеди-ничная структура	Подсе-мейство	Функции
E. coli	Топоизомераза I	topA	28	895	мономер	IA
ДНК-гираза	gyrA	48	875	гетеро-тетрамер А2В2	IIA
gyrB	83	804
Топоизомераза III	topB	40	653	мономер	IA
Топоизомераза IV	parC	65	752	гетеро- тетрамер С2Е2	IIA
parE	65	630
S. cerevisiae	Топоизомераза I	ТОР1	XV	656	мономер	IA
Топоизомераза II	ТОР2	XIV	1428	гомодимер	IIA
Топоизомераза III	ТОР3	XII	653	мономер	IA
Человек	Топоизомераза I	ТОР1		765	мономер	IB
Топоизомераза IIa	ТОР2a	17q21-22	1531	гомодимер	IIA
Топоизомераза IIb	ТОР2b	3p24	1626	гомодимер	IIA
Топоизомераза IIIa	ТОР3a	17p11-12	1001	мономер	IA
Топоизомераза IIIb	ТОР3b		862	мономер	IA

Рис. 2.25. Механизмы стадий расщепления и лигирования нити ДНК ДНК-топоизомеразами

Рис. 2.26. Доменная структура ДНК-топоизомераз типа IA.

А – ДНК-топоизомераза I E. coli, B – ДНК-топоизомераза III E. coli, C – ДНК-топоизомераза IIIa человека.

1 – домен расщепления и прохождения нитей, 2 – домен связывания Zn2+, 3 – С-концевой домен

Рис. 2.27. Трехмерная структура фрагмента остатков 32-509 ДНК-топоизомеразы I E. coli.

Указано положение доменов I (остатки 32-63 и 72-157), II (остатки 214-278, 406-433 и 438-475), III (остатки 279-405 и 433-437) и IV (остатки 64-71, 158-213 и 476-560) и междоменных шарниров II/III II/IV, а также каталитического остатка тирозина (Y)

Рис. 2.28. Последовательныке стадии релаксации одного витка негативно суперспирализованной ДНК ДНК-топозомеразой I E. coli.

I, II, III и IV – домены топоизомеразы I, указанные на рис. 2.27. Отмечено положение 3’- и 5’-концов разрезаемой нити ДНК

Рис. 2.29. Организация доменов ДНК-топоизомераз типа II.

А – ДНК-топоизомераза II S. cerevisiae, B – ДНК-топоизомераза IV E. coli, С – ДНК-гираза E. coli.

I – АТФазный домен, II – домен связывания и расщепления ДНК, состоящий из субдоменов A’ и B’, которые соответствуют N-концевой области GyrA иС-концевой области GyrB ДНК-гиразы E. coli, IV – уникальная вставка в С-концевой области субъединицы GyrB ДНК-гиразы E. coli

Рис. 2.30. Трехмерная структура субъединиц ДНК-гиразы E. coli.

А – димер N-концевой половины (остатки 1-392) субъединицы GyrB,

В – димер фрагмента остатков 30-522 субъединицы GyrA

Рис. 2.31. Механизм переноса Т-сегмента ДНК через расщепляемый G-сегмент ДНК-топоизомеразами типа IIA.

I – АТФазные домены (N-ворота), II – домены захвата ДНК, III – области B’, IV -

области САР, V – C-ворота. G-сегмент ДНК изображен черной прямой, а Т-фрагмент ДНК – серой прямой. N-ворота открыты на стадиях а-с и закрыты на стадиях d-f, а С-ворота открыты только на стадии f

ЛИТЕРАТУРА

1.  Matson S. W. DNA helicases of Escherichia coli // Progr. Nucleic Acids Res. Mol. Biol., v. 40, 289-326, 1991

2.  Lohman T. M. Helicase-catalyzed DNA unwinding // J. Biol. Chem., v. 268, 2269-2272, 1993

3.  West S. C. DNA helicases: new breeds of translocating motors and molecular pumps // Cell, v. 86, 177-180, 1996

4.  Lohman T. M., Bjornson K. P. Mechanism of helicase-catalyzed DNA unwinding // Ann. Rev. Biochem., v. 65, 169-214, 1996

5.  Patel S. S., Picha K. M. Structure and function of hexameric helicases // Ann. Rev. Biochem., v. 69, 651-697, 2000

6.  Hall M. C., Matson S. W. Helicase motifs: the engine that powers DNA unwinding // Mol. Microbiol., v. 34, 867-877, 1999

7.  Kersey S. E., Labib K. MCM proteins: evolution, properties, and role in DNA replication // Biochim. Biophys. Acta, v. 1398, 113-136, 1998

8.  Tye B. K., Sawyers S. The hexameric eukaryotic MCM helicase: building symmetry from nonidentical parts // J. Biol. Chem., v. 275, 34833-34836, 2000

9.  Labib K., Diffley J. F.X. Is the MCM2-7 complex the eukaryotic DNA replication fork helicase? // Curr. Opin. Genet/ Devel., v. 10, 64-70, 2001

10.  von Hippel P. H., Delagoutte E. A general model for nucleic acids helicase and their “coupling” within macromolecular machines // Cell, v. 104, 177-190, 2001

11.  Chase J. W., Williams K. R. Single-stranded DNA binding proteins required for DNA replication // Ann. Rev. Biochem., v. 55, 103-136, 1986.

12.  Lohman T. M, Bujalowski W., Overman L. B. E. coli single strand binding protein: a new look at helix-stabilizing proteins // Trends Biochem. Sci., v. 13, 250-255, 1988.

13.  Wold M. S. Replication protein A: a heterodimeric, single stranded DNA-binding protein required for eucaryotic DNA metabolism // Ann. Rev. Biochem., v. 66, 61-92, 1997.

14.  Raghunathan S., Ricard C. S., Lohman T. M., Waksman G. Crystal structure of the homo-tetrameric DNA binding domain of Escherichia coli single-stranded DMA binding protein determined by multiwavelength x-ray diffraction on the selenomethionine protein at 2.9-A resolution // Proc. Nat. Acad. Sci. USA, v. 94, 6652-6657, 1997.

15.  Shamoo Y., Friedman A. M., Parsons M. R., Konigsberg W. H., Steitz T. A. Crystal structure of a replication fork single-stranded DNA binding protein (T4 gp32) complexed to DNA // Nature, v. 376, 362-366, 1995.

16.  Bochkareva E., Belegu V., Korolev S., Bochkarev A. Structure of the major single stranded DNA-binding domain of replication protein A suggests a dynamic mechanism for DNA binding // EMBO Journal, v. 20, 612-618, 2001.

17.  Griep M. A. Primase structure and function // Indian J. Biochem. Biophys., v. 32, 171-178, 1995.

18.  Arezi B., Kuchta R. D. Eucaryotic DNA primase // Trens Biochem. Sci., v. 25, 572-576, 2000.

19.  Frick D. N., Richardson C. C. DNA primases // Ann. Rev. Biochem., v. 70, 39-80, 2001.

20.  Aravind L., Leipe D. D., Koonin E. V. Toprim – a conservative domain in type IA and II topoisomerases, DnaG-type primases, OLD family nucleases and RecR proteins // Nucl. Acids Res., v. 26, 4205-4213, 1998.

21.  Lehman I. R. DNA ligase: structure, mechanism, and function // Science, v. 186, 790-797, 1974

22.  Lindahl T., Barnes D. E. Mammalian DNA ligases // Ann. Rev. Biochem., v. 61, 285-281, 1992.

23.  Doherty A. J., Suh S. W. Structural and mechanistic conservation in DNA ligases // Nucleic Acids Res., v. 28, 4051-4058, 2000

24.  Shuman S., Schwer B. RNA capping enzyme and DNA ligase: modular architecture and functional implications // Mol. Microbiol., v. 17, 405-410, 1995.

25.  Lee J. Y., Chang C., Song H. K. et al. Crystal structure of NAD+-dependent DNA ligase: modular architecture and functional implications // EMBO Journal, v. 19, 1119-1129, 2000.

26.  Postow L., Crisona N. J., Peter B. J., Hardy C. D., Cozzarelli N. R. Topological challenges to DNA replication // Proc. Nat. Acad. Sci. USA, v. 98, 8219-8236, 2001.

27.  Wang J. C. DNA topoisomerases // Ann. Rev. Biochem., v. 65, 635-692, 1996

28.  Berger J. M. Structure of DNA topoisomerases // Biochim. Biophys. Acta, v. 1400, 3-18, 1998

29.  Champoux J. J. DNA topoisomerases: structure, function, and mechanism // Ann. Rev. Biochem., v. 70, 369-413, 2001.

30.  Tse-Dinh Y.-C. Bacterial and archeal type I topoisomerases // Biochim. Biophys. Acta, v. 1400, 19-27, 1998.

31.  Levine C., Hiasa H., Marians K. J. DNA gyrase and topoisomerase IV: biochemical activities, physiological roles during chromosome repkication, and drug sensitivities // Biochim. Biophys. Acta, v. 1400, 29-43, 1998.

32.  Nitiss J. L. Investigating the biological functions of DNA topoisomerases in eukariotic cells // Biochim. Biophys. Acta, v. 1400, 63-81, 1998.