Vistas superior e lateral de um homotrímero da braçadeira deslizante humana PCNA (colorido arco-íris, N-terminal = azul, C-terminal = vermelho) com DNA de fita dupla modelado através do poro central (magenta).[1]
Estrutura de crio-EM do complexo processivo PolD-PCNA ligado ao DNABase estrutural para ligação de DNA pelo complexo PolD–PCNA
Uma braçadeira de ADN (também conhecido como braçadeira deslizante) é uma dobra de proteína que serve como fator promotor da processividade durante a replicação do ADN. É um componente essencial da holoenzima DNA polimerase III, que se liga à DNA polimerase e impede que a enzima se dissocie da cadeia molde do DNA. As interações proteína-proteína grampo-polimerase são mais fortes e mais específicas do que as interações diretas entre a polimerase e a cadeia molde de ADN. Como uma das etapas limitantes na reação de síntese de ADN é a associação da polimerase com o molde de ADN, a presença do grampo deslizante aumenta drasticamente o número de nucleótidos que a polimerase pode adicionar à cadeia em crescimento por evento de associação. A presença do grampo de ADN pode aumentar a taxa de síntese de ADN até 1000 vezes em comparação com uma polimerase não processiva.[2]
Estrutura
A dobra de grampo de ADN é a de uma proteína dobra proteica α+β que se monta numa estrutura multimérica que envolve completamente a dupla hélice do ADN como um anel, à medida que a polimerase adiciona nucleótidos à cadeia em crescimento.[3] A braçadeira de ADN monta-se no ADN na forquilha de replicação e "desliza" ao longo do ADN com a polimerase em avanço, auxiliada por uma camada de moléculas de água no poro central da braçadeira, entre o ADN e a superfície da proteína. Devido à forma toroidal do multímero montado, a braçadeira não pode dissociar-se da cadeia molde de ADN, a menos que seja dissociada nos seus monómeros.
A dobra da braçadeira de ADN encontra-se em bactérias, arqueias, eucariotas e alguns vírus. Nas bactérias, a braçadeira deslizante é um homodímero composto por duas subunidades beta idênticas da ADN polimerase III e, por isso, é designada por braçadeiras beta. Em arqueas[4] e eucariotas, é um trímero composto por três moléculas de PCNA. O bacteriófago T4 também utiliza uma braçadeira deslizante, denominada gp45, que é um trímero semelhante em estrutura ao PCNA, mas sem homologia de sequência com o PCNA ou a braçadeira beta bacteriana.[3]
A braçadeira beta é uma braçadeira de ADN específico e uma subunidade da holoenzima ADN polimerase III existente nas bactérias. Duas subunidades beta são montadas em torno do ADN pela subunidade gama e pela hidrólise de ATP; esta montagem é designada por complexo de pré-iniciação. Após a montagem em torno do ADN, a afinidade das subunidades beta pela subunidade gama é substituída por uma afinidade pelas subunidades alfa e épsilon, que em conjunto formam a holoenzima completa.[6][7][8] A ADN polimerase III é o principal complexo enzimático envolvido na replicação do ADN procariótico.
O complexo gama da ADN polimerase III, composto por subunidades γδδ’χψ, catalisa a hidrólise do ATP, de modo a que duas subunidades beta se juntem ao ADN. Uma vez ligadas ao ADN, as subunidades beta podem deslizar livremente ao longo da dupla cadeia de ADN. As subunidades beta, por sua vez, ligam-se ao complexo αε polimerase. A subunidade α possui actividade de ADN polimerase e a subunidade ε é uma exonuclease 3'-5'.[8]
A cadeia beta da ADN polimerase III bacteriana é composta por três domínios topologicamente equivalentes, que são: N-terminal, central e C-terminal. Duas moléculas da cadeia beta estão intimamente associadas para formar um anel fechado que envolve o ADN de dupla cadeia.
↑PDB1MMI; Oakley AJ, Prosselkov P, Wijffels G, Beck JL, Wilce MC, Dixon NE (julho de 2003). «Flexibility revealed by the 1.85 Å crystal structure of the beta sliding-clamp subunit of Escherichia coli DNA polymerase III». Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 59 (Pt 7): 1192–9. PMID12832762. doi:10.1107/S0907444903009958 !CS1 manut: Nomes múltiplos: lista de autores (link)
↑Lewin, Benjamin (1997). Genes VI. Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. pp. 484–7. ISBN 0-19-857779-6. (pede registo (ajuda))
. PMID 15681588. doi:10.1073/pnas.0406540102