DNA-Polymerase III
Synonym: Pol III
Englisch: DNA polymerase III
Definition
Die DNA-Polymerase III ist die replikative Polymerase der Prokaryoten. Sie ist eine DNA-abhängige DNA-Polymerase mit hoher Prozessivität und geringer Fehlerrate.
Struktur
Das Holoenzym der DNA-Polymerase III ist ein großer Proteinkomplex, bestehend aus zehn unterschiedlichen Untereinheiten und einem Molekulargewicht von 900 kDA. Das Core-Enzym wird durch die drei Untereinheiten α, ε und θ gebildet. Die Untereinheiten γ, δ, δ', χ, Ψ bilden zusammen den γ-Komplex, der die Beladung der DNA mit der Polymerase durchführt (Englisch: "clamp loader"). Einige Untereinheiten liegen doppelt vor.
| Untereinheit | Gen | Funktion |
|---|---|---|
| α | dnaA | katalytische Untereinheit der Polymerase |
| ε | dnaQ | 3'-5'-Exonuklease |
| θ | holE | verbindet die Proteine des Core-Enzyms |
| γ | dnaX | clamp loader |
| δ | holA | clamp loader |
| δ' | holB | clamp loader |
| χ | holC | clamp loader |
| ψ | holD | clamp loader |
| β | dnaN | bildet eine Klammer und verhindert die Dissoziation von der DNA. |
| τ | dnaX | verbindet zwei Core-Komplexe zu einem Dimer |
Biochemie
Die DNA-Polymerase III ist für die Polymerisation der DNA in 5'-3' Richtung verantwortlich. Diese katalytische Funktion kann allein durch die α-Untereinheit durchgeführt werden. Die Prozessivität der isolierten α-Untereinheit ist jedoch sehr gering, mit weniger als zehn am Stück synthetisierten Basenpaaren. Erst die assoziierten Faktoren erhöhen die Prozessivität. Im Experiment konnten bis zu 50.000 Basenpaare unterbrechungsfrei katalysiert werden.
Die DNA-Polymerase III besitzt außerdem eine 3'-5'-Exonuklease-Aktivität und damit die Fähigkeit zum Proofreading. Sobald ein falsches Nukleotid eingesetzt wurde, hält die Replikation kurz an und entfernt dieses. Danach synthetisiert die Polymerase das korrekte Nukleotid und setzt die DNA-Synthese fort.
Funktion
Die DNA-Polymerase III ist für die Elongation der DNA-Synthese in der Replikation verantwortlich. Nach der Öffnung der DNA am Replikationsursprung durch DnaA und der Rekrutierung der Helikasen DnaB/DnaC, synthetisiert das Enzym Primase (DnaG) einen kurzen RNA-Primer. Die DNA-Polymerase III verlängert diesen auf dem Leitstrang und dem Folgestrang. Da die Synthese nur in 5'-3'-Richtung erfolgt ist diese auf dem Folgestrang nicht kontinuierlich, wodurch die Okazaki-Fragmente entstehen. Diese haben eine Länge von ca. 1.000-2.000 bp. Die DNA-Polymerase I ersetzt die RNA-Primer durch DNA.
Die Polymerase III ist in der prokaryotischen Zelle mit ca. 15 Kopien deutlich seltener als die DNA-Polymerase I mit etwa 400.
siehe auch: Replikation
Literatur
- Anthony J.F. Griffiths: Introduction to Genetic Analysis. W.H. Freeman and Company, 2005, Seite 242-245.
- Klug, W. S. Concepts of genetics. 10th edn. Pearson Education, 2012, Seite 276-277.