Transläsions-DNA-Synthese

Es existieren zahlreiche Mechanismen, um DNA-Schäden innerhalb weniger Sekunden zu erkennen und mit hoher Effizienz zu reparieren. Trotzdem können nicht alle Beschädigungen beseitigt werden. Die normalen DNA-Polymerasen δ und ε stoppen, wenn sie während der Replikation auf ein beschädigtes Nukleotid treffen. Dies erfordert den Einsatz von speziellen Polymerasen.^[1]

Eigenschaften

Die menschliche Zelle besitzt fünf Transläsions-DNA-Polymerasen, die über beschädigte Stellen hinweg synthetisieren können. Teilweise sind sie für eine Schadensart spezifisch und können das korrekte Nukleotid auf dem neuen Strang einbauen. Kann die ursprüngliche Sequenz jedoch nicht identifiziert werden, wird ein zufälliges Nukleotid eingebaut.

Transläsions-DNA-Polymerasen besitzen keine Proofreading-Aktivität und sind sehr fehleranfällig. Ihr Einsatz wird daher sehr strikt reguliert und sie werden bereits nach wenigen Nukleotiden durch die exakteren DNA-Polymerasen ersetzt.^[2]

Liste der Transläsions-DNA-Polymerasen in Eukaryoten

• Y-Familie
  • DNA-Polymerase η (eta)
  • DNA-Polymerase κ (kappa)
  • DNA-Polymerase ι (iota)
  • DNA-Polymerase Rev1
• B-Familie
  • DNA-Polymerase ζ (zeta)

Struktur

Die DNA-Polymerasen der Y-Familie besitzen kaum Sequenzhomologien zu den Replikationspolymerasen, zeigen jedoch eine sehr ähnliche Faltung und besitzen vergleichbare Domänen. Jedoch ist der Raum um das Aktive Zentrum größer und offener gestaltet, wodurch auch große DNA-Addukte gebunden werden können.

Obwohl die DNA-Polymerase ζ zur Familie der replikativen DNA-Polymerasen (α, δ, ε) gehört, besitzt sie ebenfals keine Proofreading-Aktivität. Sie besteht aus den Untereinheiten Rev3 und Rev7. Die Untereinheit Rev7 erhöht die katalytische Aktivität und kann beispielsweise mit der DNA-Polymerase Rev1 interagieren, um die Synthese nach Fehlpaarungen fortzuführen.^[3]

• Eine replikative DNA-Polymerase trifft auf ein beschädigtes Nukleotid, wodurch es zur Unterbrechung der DNA-Synthese kommt.
• Dies führt zur Ubiquitinierung von PCNA, wodurch die DNA-Polymerase von der DNA freigesetzt wird.
• PCNA rekrutiert eine spezifische Transläsionspolymerase. Wie nur die geeigneten Transläsionspolymerasen auf die DNA geladen werden, verbleibt jedoch unklar.
• Die Transläsionspolymerase synthetisiert wenige Nukleotide, bevor es sich von der DNA ablöst und durch eine replikative DNA-Polymerase ersetzt wird.^[4]