Proteínas de abrazadera deslizante , o abrazadera deslizante ( ing. DNA clamp ): proteínas que actúan como un amplificador de procesividad en la replicación del ADN .
Las proteínas de abrazadera deslizante son un componente importante de la holoenzima de la ADN polimerasa III y evitan la disociación de la enzima de la plantilla de ADN. Dado que el paso limitante de la velocidad en la reacción de síntesis de ADN es la unión de la ADN polimerasa a la plantilla, la presencia de la proteína de abrazadera deslizante aumenta significativamente el número de nucleótidos unidos a la cadena en crecimiento por acto de unión enzimática a la plantilla. Esto se debe a que la interacción proteína-proteína es más fuerte y más específica que la interacción entre la polimerasa y la plantilla de ADN. Las proteínas de abrazadera deslizante aumentan la tasa de síntesis de ADN hasta mil veces más que la polimerasa no procesada [2] .
Las proteínas de abrazadera deslizante son proteínas α+β que se ensamblan en estructuras multiméricas que rodean completamente la doble hélice del ADN cuando la ADN polimerasa agrega nucleótidos a la hebra en crecimiento [3] . Rodean el ADN en la horquilla de replicación y se "deslizan" a lo largo del ADN junto con la polimerasa que avanza. El deslizamiento es facilitado por la presencia de una capa de moléculas de agua en el poro central de la abrazadera; esta capa separa la superficie de la proteína y el ADN, actuando como lubricante. Debido a la forma toroidal del multímero, la abrazadera no puede disociarse del ADN sin descomponerse en monómeros .
Se han encontrado proteínas de abrazadera deslizante en bacterias , arqueas , eucariotas y algunos virus . En las bacterias, el broche es un homodímero que consta de dos subunidades β idénticas de la ADN polimerasa III y, por lo tanto, se denomina abrazadera β. En arqueas [4] y eucariotas, el broche es un trímero de tres moléculas de PCNA . Phage T4 también tiene un cierre deslizante. Se llama gp45 y es un trímero similar en estructura al trímero archaean y eucariótico, sin embargo, sus monómeros constituyentes no muestran homología de secuencia de aminoácidos con las subunidades PCNA y β [3] .
| Reino | Proteínas de abrazadera deslizante | Estado de agregación | ADN polimerasa relacionada |
|---|---|---|---|
| bacterias | subunidades β de la ADN polimerasa III | dímero | ADN polimerasa III |
| arqueas | PCNA archaean | trímero | ADN polimerasa ε |
| eucariotas | PCNA | trímero | ADN polimerasa δ |
| virus | gp43/gp45 | trímero | ADN polimerasa RB69 / ADN polimerasa T4 |
Como ya se mencionó, en las bacterias, el cierre deslizante es un dímero de dos subunidades β de la holoenzima de la ADN polimerasa III (abrazadera β). Las dos subunidades β se ensamblan alrededor del ADN por la subunidad γ y por la energía de la hidrólisis de ATP . Después del ensamblaje del dímero alrededor del ADN, la afinidad de las subunidades β por la subunidad γ se reemplaza por la afinidad por las subunidades α y ε; de esta forma se forma una holoenzima completa [6] [7] [8] . La ADN polimerasa III es el complejo enzimático más importante involucrado en la replicación del ADN en bacterias.
El complejo γ de la ADN polimerasa III, formado por las subunidades γδδ'χψ, cataliza la hidrólisis del ATP y dirige la energía resultante al ensamblaje del dímero β alrededor del ADN, actuando así como chaperona . Una vez unido al ADN, el dímero β puede deslizarse libremente a lo largo de la doble hélice del ADN. La subunidad α proporciona la actividad polimerasa de la ADN polimerasa, y la subunidad ε desempeña el papel de exonucleasa 3'-5' [8] .
La subunidad β de la ADN polimerasa III bacteriana consta de tres dominios topológicamente no equivalentes (C-terminal, central y N-terminal). Las dos subunidades β interactúan estrechamente entre sí, formando un anillo cerrado alrededor de la doble hélice del ADN.
En eucariotas, el cierre deslizante consta de subunidades específicas de ADN polimerasa δ, denominadas antígeno nuclear de proliferación celular ( PCNA ) . Los dominios C-terminal y N-terminal de PCNA son topológicamente idénticos. Tres moléculas de PCNA interactúan estrechamente entre sí, formando un anillo cerrado alrededor de la doble hélice del ADN.
La secuencia de aminoácidos de PCNA está bastante conservada entre animales y plantas . Esto ilustra la presión de la selección natural para conservar la estructura y también confirma que este tipo de replicación del ADN es común a todos los eucariotas [10] .
También se han identificado proteínas homólogas a PCNA en arqueas ( Euryarchaeota y Crenarchaeota ), Paramecium bursaria Chlorella virus 1 (PBCV-1) y virus de la polihedrosis nuclear .
La subunidad de la proteína de abrazadera deslizante viral, gp45, incluye 2 dominios. Cada dominio consta de dos hélices α y dos hojas β. Así, esta subunidad contiene 2 pliegues topológicamente idénticos y tiene pseudosimetría interna con respecto a ellos. 3 moléculas de gp45 interactúan estrechamente entre sí, formando un anillo cerrado alrededor de la doble hélice del ADN [12] .
Las proteínas de abrazadera deslizante se entregan a la doble hélice de ADN correspondiente mediante una proteína específica conocida como factor de replicación C (proteínas cargadoras de proteínas de abrazadera deslizante [13] ), que también desmontan el complejo de cremallera una vez que se completa la replicación. Los sitios de unión de estas proteínas iniciadoras (cargadores) se superponen con los sitios de unión de la ADN polimerasa, por lo que las proteínas cremallera no se pueden unir tanto a los cargadores como a la ADN polimerasa al mismo tiempo. Por lo tanto, el complejo de cremallera no se desarmará mientras permanezca unido a la ADN polimerasa. Las proteínas de pinza deslizante también se unen a otros factores implicados en el mantenimiento de la homeostasis del ADN y del genoma , como los factores de ensamblaje de nucleosomas , las ligasas que unen fragmentos de Okazaki y las proteínas de reparación del ADN . En todas estas proteínas, los sitios de unión en las proteínas de sujeción también se superponen con los sitios de unión del cargador. Esto también asegura que el sujetador no se desarmará mientras alguna de estas enzimas todavía esté funcionando. Las proteínas cargadoras requieren la energía de la hidrólisis de ATP para cerrar las proteínas cremallera alrededor del ADN.
| replicación del ADN | |||||||
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| Iniciación |
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| Alargamiento |
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| Terminación |
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