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DNA-Polymerase β

Synonyme: DNA-Polymerase beta, Pol β
Englisch: DNA polymerase beta

1 Definition

Die DNA-Polymerase β ist eine nicht-replikative Polymerase in Eukaryoten und ein zentrales Enzym der Basenexzisionsreparatur.

2 Genetik

Die DNA-Polymerase β wird beim Menschen durch das Gen POLB codiert. Dieses befindet sich auf Chromosom 8 an Genlokus p11.21. Es besteht aus 16 Exons.

3 Biochemie

Die DNA-Polymerase β ist mit 39 kDA die kleinste Polymerase des Menschen und besteht nur aus einer Untereinheit. Sie gehört zur X-Familie der DNA-Polymerasen (weitere Polymerasen sind hier DNA-Polymerase λ und μ). Diese Enzyme haben eine ähnliche Struktur, jedoch unterschiedliche katalytische Eigenschaften. Sie besitzen keine Proofreading-Aktivität und sind fehleranfälliger, als die replikativen Polymerasen. Ihre Fehlerrate wird mit 10-3 bis 10-4 angegeben.[1]

Neben Ihrer Nukleotidyltransferase-Funktion besitzt die DNA-Polymerase β außerden noch eine Aktivität als Deoxyribose-5-phosphat-Lyase (dRP-Lyase). Die dRP-Lyase-Domäne befindet sich am N-Terminus, gefolgt von einer DNA-Bindedomäne. Die Nukleotidyltransferase- und die dNTP-bindende-Domäne befinden sich am C-Terminus.[2]

4 Funktion

Während der Basenexzisionsreparatur (BER) können mehrere DNA-Polymerasen an der beschädigten Stelle präsent sein (beispielsweise die DNA-Polymerasen δ und ε), jedoch ist der hauptsächliche Reparaturmechanismus von der Polymerase β abhängig.

Durch Enzyme der BER (entweder bifunktionelle Glykosylasen oder APE1) wird das Rückgrat der DNA an abasischen Stellen eingeschnitten. Dies geschieht an der 5'-Phosphodiesterbindung des abasischen Nukleotids. Dadurch entsteht ein 3'-OH Ende und ein 5'-Deoxyribose-5-phosphat (dRP). Polymerase β wird durch APE1 zur beschädigten Stelle rekrutiert. Die Polymerase hängt nun ein komplementäres Nukleotid an das 3'-OH Ende und entfernt das abasiche 5'-dRP. Durch die DNA-Ligase III wird der DNA-Strang schließlich wieder verschlossen.

Wenn das abasische Nukleotid (der 5'-dRP Terminus) zusätzliche Modifikationen trägt und nicht durch die 5-dRP-Lyase-Funktion entfernt werden kann, dann wird durch einen alternativen Mechanismus die Endonuklease FEN1 rekrutiert, die ein längeres Stück (2-12 Nukleotide) entfernt. Diese Mechanismus wird als "Long-Patch" bezeichnet.[3]

5 Quellen

  1. Yamtich, J. & Sweasy, J. B. DNA polymerase family X: function, structure, and cellular roles. Biochim Biophys Acta 1804, 1136-1150, doi:10.1016/j.bbapap.2009.07.008 (2010).
  2. Beard, W. A. & Wilson, S. H. Structure and mechanism of DNA polymerase Beta. Chem Rev 106, 361-382, doi:10.1021/cr0404904 (2006).
  3. Garcia-Diaz, M. & Bebenek, K. Multiple functions of DNA polymerases. CRC Crit Rev Plant Sci 26, 105-122, doi:10.1080/07352680701252817 (2007).

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