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ADNC

dnaC es un factor de carga procariótico que se encuentra en Escherichia coli y que forma un complejo con el extremo C-terminal de la helicasa dnaB durante las etapas iniciales d...

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dnaC es un factor de carga procariótico que se encuentra en Escherichia coli y que forma un complejo con el extremo C-terminal de la helicasa dnaB durante las etapas iniciales de la replicación del ADN procariótico, cargando dnaB sobre el ADN e inhibiendo su desenrollamiento del ADN de doble cadena (dsDNA) en una horquilla de replicación. [ 1 ] Tanto dnaB como dnaC se asocian cerca del origen unido a dnaA para cada una de las moléculas de ADN de cadena simple (ssDNA). [ 1 ] Dado que el ADN es antiparalelo, un complejo dnaB-dnaC se orienta en la dirección opuesta al otro complejo dnaB-dnaC. Después del ensamblaje de dnaG , una primasa, en el extremo N-terminal de dnaB, dnaC se libera y se permite que dnaB comience a desenrollar el dsDNA para dejar espacio para que la ADN polimerasa comience a sintetizar las cadenas hijas. [ 1 ]

Esta interacción de dnaC con dnaB requiere la hidrólisis de ATP . [ 2 ]

Función de dnaC

Imagen que muestra la apoenzima de dnaB y el complejo dnaB-dnaC. Se pueden observar cambios en la estructura antes y después de la unión, como la apertura de la estructura anular. [ 3 ]

Asociación del complejo dnaB-dnaC

Dado que dnaC funciona como cargador de helicasa, se necesita la helicasa dnaB. Específicamente, para la función de dnaC se forma un complejo con dnaB. dnaB es una proteína hexamérica [ 4 ] con propiedades de helicasa que le permiten desenrollar el ADN en el sitio de origen, oriC. Cuando dnaC se asocia con dnaB y ATP, dnaB y dnaC forman dímeros con seis polipéptidos de dnaC. [ 4 ] Esto se debe a un cambio conformacional de dnaC. [ 5 ] Estos dímeros tienen una estructura específica, que contiene un lóbulo pequeño y un lóbulo grande. El lóbulo pequeño se une a un monómero de dnaB, mientras que el lóbulo grande se asocia con subunidades de dnaB vecinas. [ 5 ] dnaB se transforma de una estructura de anillo cerrado a una estructura de anillo abierto con la adición de dnaC y ATP. La unión de las dos proteínas se debe a interacciones relacionadas con sus aminoácidos. Los aminoácidos del extremo N de dnaC se asocian con el dominio carboxilo terminal de dnaB. [ 6 ] Cuando esto ocurre, también se produce un cambio conformacional del pliegue RecA en dnaB y del dominio AAA+ de dnaC. El pliegue RecA es responsable de la unión al ADN y el dominio AAA+ de dnaC es necesario para la unión e hidrólisis de ATP. [ 6 ] La hidrólisis de ATP es necesaria para la función de dnaC posteriormente en la replicación. Además, dnaC afecta a las horquillas del dominio N-terminal de dnaB [ 6 ] y el dominio N-terminal de dnaB puede ser modificado por dnaC para afectar a las interacciones con dnaG, una primasa. [ 7 ] El nuevo complejo dnaB-dnaC formado puede ahora ayudar a cargar dnaB en el origen de replicación. [ 5 ]

Unión del complejo dnaB-dnaC al ADN

El complejo dnaB-dnaC puede abrirse y cerrarse como una pinza debido a su estructura en forma de anillo. [ 6 ] Para comenzar la unión, una región en el ADN se desenrolla ligeramente por la proteína dnaA unida a las cajas dnaA. Este ligero desenrollamiento permite que el complejo dnaB-dnaC se asocie con la horquilla de replicación del ADN. [ 8 ] Estas interacciones con la horquilla de replicación se ven afectadas por el dominio AAA+ en el dominio C-terminal de dnaC. [ 7 ] Para la unión a una sola hebra, se necesita la hidrólisis de ATP de dnaC para que el complejo se una al ADN monocatenario molde con alta afinidad. [ 9 ] El ATP se hidroliza a ADP y el complejo puede unirse y cerrar su estructura en forma de anillo alrededor de la hebra de ADN. Cuando el complejo dnaB-dnaC se une inicialmente al ADN, está inactivo. [ 8 ] Para activar dnaB, dnaC debe liberarse. [ 8 ] Cuando esto ocurre, dnaB se transloca [ 8 ] y puede comenzar a desenrollar el ADN para la replicación.

Disociación de dnaC y activación de dnaB

Para que dnaB complete su actividad helicasa, se requiere que dnaC se disocie del complejo dnaB-dnaC. La liberación de dnaC de dnaB depende de múltiples factores. Primero, debe ocurrir una reacción de hidrólisis que requiere específicamente ATP. [ 10 ] Esta reacción es la misma que se utiliza para unir el complejo al ADN monocatenario en la horquilla de replicación. Además, las interacciones con dnaG en el dominio N-terminal de dnaB son necesarias para desestabilizar el complejo dnaB-dnaC. Esta interacción y reacción de hidrólisis liberan a dnaC del dominio C-terminal de dnaB. [ 8 ] Una vez que dnaC se disocia del complejo, dnaB puede realizar actividades helicasas para la replicación del ADN. Esto permite que el ADN monocatenario esté disponible para la primasa y otras proteínas necesarias para crear una cadena complementaria del ADN molde.

Investigación actual

Actualmente se están llevando a cabo investigaciones sobre dnaC y su función en la replicación del ADN procariota. Diversos grupos de investigación utilizan una variedad de métodos físicos [ 11 ] y moleculares [ 12 ] para ampliar el conocimiento. Entre los temas se incluyen la función de las proteínas de unión a cadena sencilla [ 13 ] , la posible explotación del complejo dnaC-dnaB para antibióticos peptídicos [ 14 ] , las interacciones con otras proteínas como dnaE [ 15 ] y otras. Además, se están investigando otros cargadores de helicasa procariotas, como DciA en bacterias [ 16 ] , debido a sus propiedades similares a las de dnaC.

Referencias

  1. 1 2 3 Slonczewski J, Foster JW (2009). Microbiología: una ciencia en evolución . Nueva York, NY: WW Norton. ISBN 978-0-393-97857-5.
  2. ↑ Ja K, AK (2007-09-29). "El producto del gen dnaC de Escherichia coli. III. Propiedades del complejo proteico dnaB-dnaC -- Kobori y Kornberg 257 (22): 13770 -- Journal of Biological Chemistry" . Journal of Biological Chemistry . 257 (22). Archivado del original el 29 de septiembre de 2007. Recuperado el 14 de marzo de 2025 .
  3. ↑ Arias-Palomo E, O'Shea VL, Hood IV, Berger JM (2013-04-11). "El cargador de helicasa DnaC bacteriano es un rompedor de anillo DnaB" . Cell . 153 ( 2): 438– 448. doi : 10.1016/j.cell.2013.03.006 . ISSN 0092-8674 . PMC 3670212. PMID 23562643 .   
  4. 1 2 Lanka E, Schuster H (1983-02-25). "La proteína dnaC de Escherichia coli. Purificación, propiedades físicas e interacción con la proteína dnaB" . Nucleic Acids Research . 11 (4): 987– 997. doi : 10.1093 / nar/11.4.987 . ISSN 0305-1048 . PMC 325772. PMID 6298736 .   
  5. 1 2 3 Barcena M, Ruiz T, Donate LE, Brown SE, Dixon NE, Radermacher M, et al. (2001-03-15). " El complejo DnaB·DnaC: una estructura basada en dímeros ensamblados alrededor de un canal ocluido" . The EMBO Journal . 20 (6): 1462– 1468. doi : 10.1093/emboj/20.6.1462 . ISSN 0261-4189 . PMC 145514. PMID 11250911 .    
  6. 1 2 3 4 Chodavarapu S, Jones AD, Feig M, Kaguni JM (2016-01-08). "DnaC atrapa a DnaB como un anillo abierto y remodela el dominio que se une a la primasa" . Nucleic Acids Research . 44 (1): 210– 220. doi : 10.1093 / nar/gkv961 . ISSN 0305-1048 . PMC 4705694. PMID 26420830 .   
  7. 1 2 McMillan SD, Keck JL (2024-05-01). "Caracterización bioquímica de variantes de DnaC de Escherichia coli que alteran la carga de la helicasa DnaB en el ADN" . The Journal of Biological Chemistry . 300 (5) 107275. doi : 10.1016/j.jbc.2024.107275 . ISSN 0021-9258 . PMC 11087952. PMID 38588814 .   
  8. 1 2 3 4 5 Makowska-Grzyska M, Kaguni JM (2010-01-15). "Primase dirige la liberación de DnaC de DnaB" . Molecular Cell . 37 (1): 90– 101. doi : 10.1016/j.molcel.2009.12.031 . ISSN 1097-2765 . PMC 2819048. PMID 20129058 .   
  9. ↑ Biswas SB, Biswas-Fiss EE (2006-09-01). "Análisis cuantitativo de la unión de ADN monocatenario por la helicasa DnaB de Escherichia coli y el complejo DnaB·DnaC" . Biochemistry . 45 (38): 11505– 11513. doi : 10.1021/bi060118d . ISSN 0006-2960 . PMID 16981710 .  
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  16. ↑ Marsin S, Jeannin S, Baconnais S, Walbott H, Pehau-Arnaudet G, Noiray M, et al. (2025-01-15). "DciA, el cargador de helicasa replicativa bacteriana, promueve LLPS en presencia de ssDNA" . Journal of Molecular Biology . 437 (2) 168873. doi : 10.1016/j.jmb.2024.168873 . ISSN 0022-2836 . PMID 39603490 .