Редактирано от Сю Джинкс-Робъртсън, Медицинско училище в университета Дюк, Дърам, Северна Каролина, и одобрено на 5 февруари 2020 г. (получено за преглед на 9 октомври 2019 г.)

грешки

Значимост

Polδ и Polε са двете основни репликативни полимерази в еукариотите, но техните точни роли на репликационната вилица остават обект на дебат. Голяма част от данните поддържа модел, при който Polε и Polδ синтезират съответно водещи и изоставащи ДНК вериги. Този модел обаче е трудно да се примири с факта, че мутациите в Polδ имат много по-силни последици за стабилността на генома, отколкото еквивалентните мутации в Polε. Предоставяме директни доказателства за дългогодишна идея, че Polδ може да коригира грешки, допуснати от Polε в допълнение към собствените си грешки, като по този начин прави по-виден принос за избягване на мутацията. Тази статия предоставя съществен напредък в разбирането на механизма на репликация на еукариотна ДНК.

Резюме

По време на еукариотната репликация, ДНК полимеразите ε (Polε) и δ (Polδ) синтезират съответно водещата и изоставащата нишки. В едно отдавна известно противоречие с този модел, дефектите във верността на Polε имат много по-слабо въздействие върху мутагенезата, отколкото аналогичните Polδ дефекти. По-рано беше предложено Polδ да допринася повече за избягване на мутации, защото коригира несъответствия, създадени от Polε, в допълнение към собствените си грешки. Липсваха обаче преки доказателства за този модел. Ние показваме, че при дрождите скоростта на мутация се увеличава синергично, когато дефект на селективност на Polε нуклеотид се комбинира с дефект на корекция на Polδ, демонстрирайки външна корекция на грешки на Polε от Polδ. За разлика от това, комбинирането на Polδ нуклеотидна селективност и дефекти на коректурата на Polε не води до синергия, което показва, че Polε не може да коригира грешките, направени от Polδ. Освен това показваме, че Polδ може да премахне грешки, направени от Polε с дефицит на екзонуклеаза in vitro. Тези констатации илюстрират сложността на модела с една верига - една полимераза, където синтезът изглежда до голяма степен разделен, но корекцията на Polδ действа и на двете вериги.

За да отговорим на този въпрос, използвахме щамове на дрожди, съдържащи дефект на нуклеотидна селективност в едната полимераза, Polδ или Polε, и коректурен дефект в другата. Сравнихме процентите на мутация между съответните единични и двойни мутанти, за да определим дали коректорната активност на едната полимераза действа последователно или паралелно с нуклеотидната селективност на другата. Също така използвахме in vitro репликационна система, за да изследваме дали Polδ може да акцизира несъответстващи праймери на праймера, генерирани от Polε с дефицит на екзонуклеаза. Нашите резултати показват, че Polδ може да коригира грешки, направени от Polε, но Polε не може да коригира грешки, направени от Polδ. Това наблюдение предоставя пряко доказателство, че забележително леките in vivo последици от тежки дефекти на верността на Polε се обясняват с компенсаторната корекция от Polδ. Тези открития подкрепят модел на репликационна вилица, при който синтезът на водещи и изоставащи нишки се осъществява предимно чрез отделни полимерази, но корекцията е по-динамична и може да се извърши чрез екзонуклеазата на Polδ и на двете нишки.

Резултати

Polδ коректури грешки, направени от Polε, но Polε не коректури грешки, направени от Polδ In Vivo.

Синергично взаимодействие на Polε нуклеотидна селективност и дефекти на корекцията на Polδ