مشبك الحمض النووي

مشبك بيتا هو مشبك خاص بالحمض النووي ووحدة فرعية من إنزيم بوليميراز الحمض النووي III الكامل الموجود في البكتيريا. يتم تجميع وحدتين فرعيتين من بيتا حول الحمض النووي بواسطة الوحدة الفرعية غاما وتحلل ATP؛ ويُسمى هذا التجميع مُركب ما قبل البدء . بعد التجميع حول الحمض النووي، يتم استبدال انجذاب الوحدات الفرعية بيتا للوحدة الفرعية غاما بانجذاب للوحدتين الفرعيتين ألفا وإبسيلون، اللتين تُشكلان معًا الإنزيم الكامل. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} يُعد بوليميراز الحمض النووي III مُركب الإنزيم الأساسي المُشارك في تضاعف الحمض النووي في بدائيات النوى .

يقوم معقد غاما من بوليميراز الحمض النووي III، المكون من وحدات فرعية γδδ'χψ، بتحفيز جزيء ATP لتوجيه وحدتين فرعيتين بيتا للارتباط بالحمض النووي. وبمجرد ارتباطهما بالحمض النووي، تستطيع الوحدتان الفرعيتان بيتا الانزلاق بحرية على طول الحمض النووي المزدوج. ثم ترتبط الوحدتان الفرعيتان بيتا بمعقد بوليميراز αε. تمتلك الوحدة الفرعية α نشاط بوليميراز الحمض النووي ، بينما تُعد الوحدة الفرعية ε إنزيم إكسونيوكلياز 3'-5' . ^{[ 9 ]}

تتكون السلسلة بيتا من بوليميراز الحمض النووي البكتيري III من ثلاثة نطاقات متكافئة طوبولوجيًا ( الطرف الأميني ، والمركزي، والطرف الكربوكسيلي ). ترتبط جزيئتان من السلسلة بيتا ارتباطًا وثيقًا لتشكيل حلقة مغلقة تحيط بالحمض النووي المزدوج.

يتكون المشبك المنزلق في حقيقيات النوى من وحدة فرعية محددة من بوليميراز الحمض النووي دلتا تُسمى مستضد النواة للخلايا المتكاثرة ( PCNA ). تتطابق نطاقات الطرف الأميني والطرف الكربوكسيلي لـ PCNA طوبولوجيًا. ترتبط ثلاث جزيئات من PCNA ارتباطًا وثيقًا لتشكيل حلقة مغلقة تحيط بالحمض النووي المزدوج.

يُعدّ تسلسل بروتين PCNA محفوظًا بشكلٍ جيد بين النباتات والحيوانات والفطريات، مما يُشير إلى وجود ضغط انتقائي قوي للحفاظ على البنية، ويُرجّح أن هذا النوع من آليات تضاعف الحمض النووي محفوظٌ في جميع حقيقيات النوى. ^{[ 12 ] [ 13 ]} في حقيقيات النوى، يُعدّ مُشبك "9-1-1" المتجانس غير المتجانس ثلاثي الوحدات، والمكوّن من RAD9 و RAD1 و HUS1 (911)، مسؤولًا عن التحكم في نقاط التفتيش الخاصة بتلف الحمض النووي. ^{[ 14 ]} يرتبط مُشبك 9-1-1 هذا بالحمض النووي في الاتجاه المعاكس. ^{[ 15 ]}

تمتلك العتائق ، التي يُحتمل أنها السلف التطوري للكائنات حقيقية النوى، جينًا واحدًا على الأقل من جينات PCNA. تعمل حلقة PCNA هذه مع PolD ، وهو بوليميراز الحمض النووي الوحيد الشبيه ببوليميرازات حقيقيات النوى في العتائق، والمسؤول عن وظائف متعددة من التضاعف إلى الإصلاح. تمتلك بعض الأنواع غير المألوفة جينين أو حتى ثلاثة جينات من جينات PCNA، مُشكلةً مُتغايرات ثلاثية أو مُتجانسات ثلاثية مُتخصصة ومُميزة. ^{[ 16 ]} تشترك العتائق أيضًا مع حقيقيات النوى في وحدة PIP (بروتين مُتفاعل مع PCNA)، ولكن يوجد تنوع أكبر في هذه البروتينات التي تؤدي وظائف مُختلفة. ^{[ 17 ]}

تستخدم بعض الفيروسات أيضًا بروتين PCNA. فجنس الفيروسات العملاقة Chlorovirus ، الذي يُعدّ PBCV-1 أحد ممثليه، يحمل في جينومه جينين لبروتين PCNA ( Q84513 ، O41056 ) وبوليميراز DNA من النوع حقيقي النواة. ^{[ 18 ]} كما تُشفّر فيروسات عائلة Baculoviridae نظيرًا لبروتين PCNA ( P11038 ). ^{[ 19 ]}

يحتوي البروتين الفرعي gp45 الفيروسي، المسؤول عن تثبيت المشبك المنزلق، على نطاقين. يتألف كل نطاق من حلزونين ألفا وصفائح بيتا، حيث يتكرر الطي ويتمتع بتناظر داخلي ثنائي زائف. ^{[ 21 ]} ترتبط ثلاث جزيئات من gp45 ارتباطًا وثيقًا لتشكيل حلقة مغلقة تحيط بالحمض النووي المزدوج.

تُشفّر بعض أنواع فيروسات الهربس بروتينًا ذا بنية تشبه مشبك الحمض النووي، ولكنه لا يرتبط بحلقة مشبك. ومع ذلك، يرتبط هذا البروتين ثنائي النطاق بإنزيم بوليميراز الحمض النووي الفيروسي، ويعمل أيضًا على زيادة كفاءة عملية النسخ. ^{[ 22 ]} ولأنه لا يُشكّل حلقة، فإنه لا يحتاج إلى مُحمِّل مشبك للارتباط بالحمض النووي. ^{[ 23 ]}