DNA-Polymerase λ

Die DNA-Polymerase λ wird beim Menschen durch das Gen POLL codiert. Es befindet sich auf Chromosom 10 an Genlokus q24.32 und besteht aus 10 Exons.

Die DNA-Polymerase λ ist ein monomeres Protein mit einem Molekulargewicht von 66 kDA. Sie gehört zur X-Familie der DNA-Polymerasen (weitere Polymerasen sind hier DNA-Polymerase β und μ). Diese Enzyme haben eine ähnliche Struktur, jedoch unterschiedliche katalytische Eigenschaften. Sie besitzen keine Proofreading-Aktivität und sind fehleranfälliger als die replikativen Polymerasen. Die Fehlerrate von Polymerase λ ist zwar im Durchschnitt mit der der DNA-Polymerase β vergleichbar (10^-3 bis 10^-4), jedoch ist sie deutlich breiter gestreut und erkennt bestimmte Substrate sehr zuverlässig, während sie bei einigen Läsionen regelmäßig zu einzelnen Deletionen führt.^[1]

Am N-Terminus des Enzyms befindet sich eine BRCT-Domäne, welche die Interaktion mit der DNA und anderen Proteinen ermöglicht. Wie die Polymerase β verfügt auch sie über eine zusätzliche Aktivität als Deoxyribose-5-phosphat-Lyase (dRP-Lyase). Diese 8 kDA große Domäne folgt der BRCT-Domäne.

Im Vergleich zu der verwandten Polymerase β ist die Funktion der Polymerase λ schlechter charakterisiert. Sie ist hauptsächlich an der Reparatur von Doppelstrangbrüchen durch die Nicht-homologe Endverknüpfung (NHEJ) und der Strangneuverknüpfung in der V(D)J-Rekombination beteiligt.

NHEJ

Der Mechanismus der NHEJ erzeugt komapatible Enden, die wieder miteinander verbunden werden können. Hierbei können viele Schritte notwendig sein, da ein Ensemble an verschiedenen Beschädigungen und DNA-Termini auftreten können. Die DNA-Polymerase λ katalysiert hauptsächlich die Auffüllung von kurzen Lücken in der DNA und ist an Substraten aktiv, die ein 5'-Phosphat-Terminus besitzen.

V(D)J-Rekombination

Während der V(D)J-Rekombination ist die DNA-Polymerase λ an der Umlagerung des Gens für die schwere Kette beteiligt. Jedoch ist die B-Zell-Entwicklung durch eine defekte Polymerase λ nicht beeinträchtigt.

BER

Es konnte gezeigt werden, dass die Polymerase λ auch teilweise die Funktion der DNA-Polymerase β bei der Basenexzisionsreparatur ersetzen kann, wenn letztere defekt ist. Wenn beide Polymerasen mutiert sind, sind die betroffenen Zellen extrem sensitiv für oxidative DNA-Schäden.

Bypass von Läsionen

Die Struktur der Polymerase ermöglicht es ihr, auch Nukleotide gegenüber von bestimmten Läsionen einzusetzen. Beispielsweise kann sie sowohl cATP, also auch dCTP gegenüber der Modifikation 8-Oxoguanin verwenden. Dies ermöglicht zwar die Reparatur des Stranges, kann aber zusätzliche Mutationen einführen.^[2]