プロセス性

分子生物学と生化学において、プロセッシビティとは、酵素が「基質を放出することなく連続的な反応」を触媒する能力のことである。^[1]

たとえば、プロセッシビティとは、 DNAポリメラーゼなどのポリメラーゼ酵素がテンプレート鎖との結合イベントごとに追加するヌクレオチドの平均数です。ポリメラーゼのテンプレートへの結合はDNA合成の律速段階であるため^{[要出典] 、}細胞周期のS期中のDNA複製の全体的な速度は、複製を実行するDNAポリメラーゼのプロセッシビティに依存します。DNAクランプタンパク質はDNA複製機構の不可欠な要素であり、関連するポリメラーゼのプロセッシビティを高める役割を果たします。一部のポリメラーゼは、成長中のDNA鎖に50,000を超えるヌクレオチドを追加してからテンプレート鎖から解離し、1秒あたり最大1,000ヌクレオチドの複製速度を実現します。

ポリメラーゼは、 DNAのリン酸骨格と副溝と相互作用するため、その相互作用は特定のヌクレオチド配列に依存しません。^[2]結合は主に、 DNAと、比喩的に手の形をしたDNAポリメラーゼ分子の「親指」と「手のひら」の領域との間の静電相互作用によって媒介されます。ポリメラーゼがヌクレオチドを追加した後、DNA配列に沿って進むと、副溝との相互作用は解離しますが、リン酸骨格との相互作用はより安定したままであり、次のヌクレオチドで副溝に迅速に再結合することができます。

DNA との相互作用は、DNA クランプタンパク質によっても促進されます。これは DNA を完全に取り囲む多量体タンパク質で、複製フォークで DNA と結合します。中央の孔は DNA 鎖と周囲の水分子が入るほど大きく、これによりクランプは DNA から解離することなく、またトロイド形状を維持するタンパク質間相互作用を緩めることなく、DNA に沿ってスライドできます。DNA クランプと結合すると、DNA ポリメラーゼのプロセッシビティは飛躍的に高まります。クランプがない場合、ほとんどのポリメラーゼのプロセッシビティはわずか 100 ヌクレオチド程度です。ポリメラーゼとクランプの相互作用は、ポリメラーゼと DNA の相互作用よりも持続的です。そのため、ポリメラーゼが DNA から解離しても、クランプに結合したままなので、すぐに DNA と再結合できます。このような DNA クランプの例は、S. cervesiaeに見られる PCNA (増殖細胞核抗原) です。

DNA 複製プロセスでは、複数の DNA ポリメラーゼがそれぞれ特殊な役割を果たします。単一の複製フォークからゲノム全体を複製する大腸菌では、 DNA ポリメラーゼ Pol IIIが主に DNA 複製を担う酵素であり、極めて高い処理能力を持つ複製複合体を形成します。関連するDNA Pol I はエキソヌクレアーゼ活性を持ち、DNA 合成を開始するために使用するRNA プライマーを分解します。次に、Pol I は以前の RNA 断片の代わりに短い DNA 断片を合成します。したがって、Pol I は Pol III よりも処理能力がはるかに低く、DNA 複製における主な機能は少数の非常に長い DNA 領域ではなく、多数の短い DNA 領域を作成することです。

真核生物では、DNAポリメラーゼの多様性がはるかに高く、低処理性の開始酵素はPol αと呼ばれ、高処理性の伸長酵素はPol δとPol εと呼ばれます。原核生物と真核生物の両方で、開始から伸長への移行を行うために、結合したポリメラーゼを「交換」する必要があります。このプロセスはポリメラーゼスイッチングと呼ばれます。^{[3] [4]}

• Watson JD、Baker TA、Bell SP、Gann A、Levine M、Losick R. (2004)。遺伝子の分子生物学第 5 版。Benjamin Cummings: Cold Spring Harbor Laboratory Press。

• https://web.archive.org/web/20060517085321/http://opbs.okstate.edu/~melcher/mg/MGW4/Mg424.html
• Bedford, E; Tabor, S; Richardson, CC (1997). 「バクテリオファージ T7 DNA ポリメラーゼのチオレドキシン結合ドメインは大腸菌 DNA ポリメラーゼ I にプロセッシビティを与える」。米国科学アカデミー紀要。94 (2): 479–484。Bibcode : 1997PNAS ... 94..479B。doi :  10.1073 / pnas.94.2.479。PMC 19538。PMID 9012809。 
• Tabor , S; Richardson, CC (1987). 「改変バクテリオファージT7 DNAポリメラーゼによるDNA配列分析」。米国科学アカデミー紀要。84 (14): 4767–4771。Bibcode :1987PNAS... 84.4767T。doi : 10.1073 / pnas.84.14.4767。PMC 305186。PMID  3474623 。