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DNA-Polymerase κ: Unterschied zwischen den Versionen

 
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Die '''DNA-Polymerase κ''' (kappa) ist eine spezialisierte [[Polymerase]] in [[Eukaryot]]en. Als Teil der [[Transläsionssynthese]] ermöglicht sie die Fortsetzung der [[Replikation]] an [[oxidativ]]en Schäden in der [[DNA]].
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Die '''DNA-Polymerase κ''' (kappa) ist eine spezialisierte [[Polymerase]] in [[Eukaryot]]en. Als Teil der [[Transläsionssynthese]] ermöglicht sie die Fortsetzung der [[DNA-Replikation]] an [[oxidativ]]en Schäden in der [[DNA]].
  
 
==Hintergrund==
 
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Die replikativen [[DNA-Polymerase δ|DNA-Polymerasen δ]]  und [[DNA-Polymerase ε|ε]] der eukaryotischen Zellen verfügen über eine hohe [[Prozessivität]], binden also sehr eng an die [[DNA]] und können tausende Nukleotide synthetisieren bevor sie dissoziieren. Tritt im abgelesenen [[DNA-Strang]] eine Beschädigung auf, welche die Eigenschaften der [[Nukleobase]] verändern, stoppen diese Polymerasen und die Replikation ist blockiert. Um die Replikation weiter zu führen, werden die Polymerasen der Transläsionssynthese rekrutiert. Der Rekrutierung der DNA-Polymerase K geht eine Monoubiquitierung von PCNA voraus durch Rad6 und Rad18. PCNA reguliert die Bindung der DNA-Polymerasen an die DNA.  
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Die replikativen [[DNA-Polymerase δ|DNA-Polymerasen δ]]  und [[DNA-Polymerase ε|ε]] der eukaryotischen Zellen verfügen über eine hohe [[Prozessivität]], binden also sehr eng an die DNA und können tausende [[Nukleotid]]e synthetisieren bevor sie dissoziieren. Tritt im abgelesenen [[DNA-Strang]] eine Beschädigung auf, welche die Eigenschaften der [[Nukleobase]] verändert, stoppen diese Polymerasen und die Replikation sistiert. Um die Replikation weiter zu führen, werden die Polymerasen der Transläsionssynthese rekrutiert. Der Rekrutierung der DNA-Polymerase κ geht eine [[Ubiquitinierung|Monoubiquitinierung]] von [[Proliferating-Cell-Nuclear-Antigen|PCNA]] durch [[Rad6]] und [[Rad18]] voraus. PCNA reguliert die Bindung der DNA-Polymerasen an die DNA.
  
 
==Genetik==
 
==Genetik==
Die Polymerase κ wird durch das [[Gen]] ''POLK'' codiert. Es befindet sich auf [[Chromosom 5]] an [[Genlokus]] 13.3. Es besteht aus 13 [[Exon]]s. Die Polymerase κ gehört zur Y-Familie der DNA-Polymerasen.
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Die Polymerase κ wird durch das [[Gen]] POLK codiert. Es befindet sich auf [[Chromosom 5]] an [[Genlokus]] 13.3 und besteht aus 13 [[Exon]]s.  
  
 
==Eigenschaften==
 
==Eigenschaften==
Die Polymerase kann [[Guanin]]e als [[Substrat]] verwenden, die am N2-[[Stickstoff]] modifiziert wurden und setzt auf dem [[komplementär]]en DNA-Strang die korrekte [[Nukleobase]] [[Cytosin]] ein. Hierdurch kann die Polymerase die [[DNA-Synthese]] an Stellen fortsetzen, wo bereits eine andere [[Transläsionspolymerase]] zuvor Nukleotide eingesetzt hat. Dies ist notwendig, da andere Polymerasen zwar komplementäre Nukleotide gegenüber einer Beschädigung einsetzen, sich dann aber wieder ablösen. Es werden meist aber weitere Nukleotide benötigt, bevor die normalen replikativen Polymerasen wieder übernehmen können.<ref>Minko, Irina G. et al. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2427349/ Role for DNA Polymerase Κ in the Processing of N2-N2-Guanine Interstrand Cross-Links.] The Journal of Biological Chemistry 283.25 (2008): 17075–17082. PMC. Web. 18 May 2018.</ref><ref name="review">Pillaire, M. J., Betous, R. & Hoffmann, J. S. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4905163/Role of DNA polymerase kappa in the maintenance of genomic stability.] Mol Cell Oncol 1, e29902, doi:10.4161/mco.29902 (2014).</ref>
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Die Polymerase κ gehört zur Y-Familie der DNA-Polymerasen. Sie kann [[Guanin]]e als [[Substrat]] verwenden, die am N2-[[Stickstoff]] modifiziert wurden und setzt auf dem [[komplementär]]en DNA-Strang die korrekte Nukleobase [[Cytosin]] ein. Hierdurch kann die Polymerase die [[DNA-Synthese]] an Stellen fortsetzen, wo bereits eine andere [[Transläsionspolymerase]] zuvor Nukleotide eingesetzt hat. Dies ist notwendig, da andere Polymerasen zwar komplementäre Nukleotide gegenüber einer Beschädigung einsetzen, sich dann aber wieder ablösen. Es werden meist aber weitere Nukleotide benötigt, bevor die normalen replikativen Polymerasen wieder übernehmen können.<ref>Minko, Irina G. et al. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2427349/ Role for DNA Polymerase Κ in the Processing of N2-N2-Guanine Interstrand Cross-Links.] The Journal of Biological Chemistry 283.25 (2008): 17075–17082. PMC. Web. 18 May 2018.</ref><ref name="review">Pillaire, M. J., Betous, R. & Hoffmann, J. S. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4905163/Role of DNA polymerase kappa in the maintenance of genomic stability.] Mol Cell Oncol 1, e29902, doi:10.4161/mco.29902 (2014).</ref>
  
Die Polymerase κ ist vermutlich effizienter bei der Fortsetzung der DNA-Synthese als beim Einsetzen von Nukleotiden. Trotzdem hat sie eine wichtige Bedeutung bei [[Oxidativer Stress|oxidativem Stress]], da sie auch [[Addukt]]e wie [[8-Oxoguanin]] erkennt. Hier übernimmt dann die Polymerase ζ (zeta) die Fortsetzung der Synthese.
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Die Polymerase κ ist vermutlich effizienter bei der Fortsetzung der DNA-Synthese als beim Einsetzen von Nukleotiden. Trotzdem hat sie eine wichtige Bedeutung bei [[Oxidativer Stress|oxidativem Stress]], da sie auch [[Addukt]]e wie [[8-Oxoguanin]] erkennt. Hier übernimmt dann die [[Polymerase zeta|Polymerase ζ]] (zeta) die Fortsetzung der Synthese.
  
Die Eigenschaft verschiedenste DNA-Addukte zu binden, wird durch das [[Aktives Zentrum|aktive Zentrum]] ermöglicht, das im Vergleich zu den replikativen Polymerasen deutlich flexibler ist. Wie alle Transläsionspolymerasen besitzt DNA-Polymerase κ keine 3'-5'  [[Proofreading]]-Aktivität
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Die Eigenschaft verschiedenste DNA-Addukte zu binden, wird durch das [[Aktives Zentrum|aktive Zentrum]] ermöglicht, das im Vergleich zu den replikativen Polymerasen deutlich flexibler ist. Wie alle Transläsionspolymerasen besitzt die DNA-Polymerase κ keine 3'-5'  [[Proofreading]]-Aktivität.
  
 
==Klinische Bedeutung==
 
==Klinische Bedeutung==
Es konnte gezeigt werden, dass sowohl [[Überexpression]] als auch Unterexpression der DNA-Polymerase κ bei [[human]]en Zellen zu genomischer Instabilität führen. Dies reflektiert auch die zweischneidige Rolle der Transläsionssynthese als [[DNA-Reparatur]]mechanismus. Die DNA-Polymerase κ verhindert zwar, dass blockierte [[Replikationsgabel]]n in [[Doppelstrangbruch|Doppelstrangbrüche]] umgewandelt werden, jedoch führt sie selber regelmäßig [[Mutation]]en ein. Dementsprechend konnte Polymerase κ Überexpression und Unterexpression in verschiedene [[Krebs]]arten nachgewiesen werden.<ref name="review"/>
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Es konnte gezeigt werden, dass sowohl eine [[Überexpression|Über-]] als auch Unterexpression der DNA-Polymerase κ bei [[human]]en Zellen zu genomischer Instabilität führen. Dies reflektiert auch die zweischneidige Rolle der Transläsionssynthese als [[DNA-Reparatur]]mechanismus. Die DNA-Polymerase κ verhindert zwar, dass blockierte [[Replikationsgabel]]n in [[Doppelstrangbruch|Doppelstrangbrüche]] umgewandelt werden, jedoch führt sie selber regelmäßig [[Mutation]]en ein. Dementsprechend konnte bei Polymerase κ Überexpression und Unterexpression in verschiedenen [[Krebs]]arten nachgewiesen werden.<ref name="review"/>
  
 
==Quellen==
 
==Quellen==

Aktuelle Version vom 22. Mai 2018, 08:14 Uhr

Synonyme: DNA-Polymerase kappa, DINP, DINB1
Englisch: DNA polymerase kappa

1 Definition

Die DNA-Polymerase κ (kappa) ist eine spezialisierte Polymerase in Eukaryoten. Als Teil der Transläsionssynthese ermöglicht sie die Fortsetzung der DNA-Replikation an oxidativen Schäden in der DNA.

2 Hintergrund

Die replikativen DNA-Polymerasen δ und ε der eukaryotischen Zellen verfügen über eine hohe Prozessivität, binden also sehr eng an die DNA und können tausende Nukleotide synthetisieren bevor sie dissoziieren. Tritt im abgelesenen DNA-Strang eine Beschädigung auf, welche die Eigenschaften der Nukleobase verändert, stoppen diese Polymerasen und die Replikation sistiert. Um die Replikation weiter zu führen, werden die Polymerasen der Transläsionssynthese rekrutiert. Der Rekrutierung der DNA-Polymerase κ geht eine Monoubiquitinierung von PCNA durch Rad6 und Rad18 voraus. PCNA reguliert die Bindung der DNA-Polymerasen an die DNA.

3 Genetik

Die Polymerase κ wird durch das Gen POLK codiert. Es befindet sich auf Chromosom 5 an Genlokus 13.3 und besteht aus 13 Exons.

4 Eigenschaften

Die Polymerase κ gehört zur Y-Familie der DNA-Polymerasen. Sie kann Guanine als Substrat verwenden, die am N2-Stickstoff modifiziert wurden und setzt auf dem komplementären DNA-Strang die korrekte Nukleobase Cytosin ein. Hierdurch kann die Polymerase die DNA-Synthese an Stellen fortsetzen, wo bereits eine andere Transläsionspolymerase zuvor Nukleotide eingesetzt hat. Dies ist notwendig, da andere Polymerasen zwar komplementäre Nukleotide gegenüber einer Beschädigung einsetzen, sich dann aber wieder ablösen. Es werden meist aber weitere Nukleotide benötigt, bevor die normalen replikativen Polymerasen wieder übernehmen können.[1][2]

Die Polymerase κ ist vermutlich effizienter bei der Fortsetzung der DNA-Synthese als beim Einsetzen von Nukleotiden. Trotzdem hat sie eine wichtige Bedeutung bei oxidativem Stress, da sie auch Addukte wie 8-Oxoguanin erkennt. Hier übernimmt dann die Polymerase ζ (zeta) die Fortsetzung der Synthese.

Die Eigenschaft verschiedenste DNA-Addukte zu binden, wird durch das aktive Zentrum ermöglicht, das im Vergleich zu den replikativen Polymerasen deutlich flexibler ist. Wie alle Transläsionspolymerasen besitzt die DNA-Polymerase κ keine 3'-5' Proofreading-Aktivität.

5 Klinische Bedeutung

Es konnte gezeigt werden, dass sowohl eine Über- als auch Unterexpression der DNA-Polymerase κ bei humanen Zellen zu genomischer Instabilität führen. Dies reflektiert auch die zweischneidige Rolle der Transläsionssynthese als DNA-Reparaturmechanismus. Die DNA-Polymerase κ verhindert zwar, dass blockierte Replikationsgabeln in Doppelstrangbrüche umgewandelt werden, jedoch führt sie selber regelmäßig Mutationen ein. Dementsprechend konnte bei Polymerase κ Überexpression und Unterexpression in verschiedenen Krebsarten nachgewiesen werden.[2]

6 Quellen

  1. Minko, Irina G. et al. Role for DNA Polymerase Κ in the Processing of N2-N2-Guanine Interstrand Cross-Links. The Journal of Biological Chemistry 283.25 (2008): 17075–17082. PMC. Web. 18 May 2018.
  2. 2,0 2,1 Pillaire, M. J., Betous, R. & Hoffmann, J. S. of DNA polymerase kappa in the maintenance of genomic stability. Mol Cell Oncol 1, e29902, doi:10.4161/mco.29902 (2014).

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