برايميز

تم تحديد البنية البلورية لإنزيم البرايميز في بكتيريا الإشريكية القولونية ، والذي يحتوي على نواة تضم بروتين DnaG، في عام 2000. ^{[ 4 ]} يتخذ معقد DnaG والبرايميز شكل حبة الكاجو، ويتكون من ثلاثة نطاقات فرعية. ^{[ 4 ]} يشكل النطاق الفرعي المركزي طية توبريم، وهي عبارة عن مزيج من خمس صفائح بيتا وستة حلزونات ألفا . ^{[ 4 ] [ 8 ]} تُستخدم طية توبريم لربط المنظمات والمعادن. يستخدم البرايميز نطاق نقل الفوسفات لتنسيق نقل المعادن، مما يميزه عن البوليميرازات الأخرى. _[ ^{4 ] تحتوي} الوحدات الفرعية الجانبية على طرفي NH2 _و COOH يتكونان من حلزونات ألفا وصفائح بيتا. ^{[ 4 ]} يتفاعل الطرف NH2 مع نطاق ربط الزنك ، بينما يتفاعل الطرف COOH مع DnaB-ID. ^{[ 4 ]}

توجد طية توبريم أيضًا في إنزيم توبويزوميراز وإنزيم توينكل برايميز/هيليكاز الميتوكوندري . ^{[ 8 ]} وقد تم العثور على بعض إنزيمات برايميز الشبيهة بـ DnaG (شبيهة بالبكتيريا؛ InterPro : IPR020607 ) في جينومات العتائق. ^{[ 9 ]} 

تميل برايميزات حقيقيات النوى والعتائق إلى أن تكون أكثر تشابهًا فيما بينها، من حيث البنية والآلية، مقارنةً ببرايميزات البكتيريا. ^{[ 10 ] [ 11 ]} وقد أُعيد تعريف عائلة برايميز العتائق-حقيقيات النوى (AEP)، التي تنتمي إليها معظم الوحدات الفرعية التحفيزية لبرايميز حقيقيات النوى والعتائق، مؤخرًا كعائلة برايميز-بوليميراز، تقديرًا للأدوار المتعددة الأخرى التي تؤديها الإنزيمات في هذه العائلة. ^{[ 12 ]} كما يُبرز هذا التصنيف الأصول الواسعة لبرايميزات AEP؛ إذ تُعرف هذه العائلة الآن بأنها تنتقل بين وظائف الحمض النووي الريبي (RNA) والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA). ^{[ 13 ]}

تُعدّ برايميزات العتائق وحقيقيات النوى بروتينات ثنائية الوحدات، تتألف من وحدة تنظيمية كبيرة ( PRIM2 البشري ، p58) ووحدة تحفيزية صغيرة ( PRIM1 البشري ، p48/p49). ^{[ 2 ]} تحتوي الوحدة الكبيرة على عنقود 4Fe–4S في الطرف الأميني، والذي ينفصل في بعض العتائق على شكل PriX/PriCT. ^{[ 14 ]} يُعتقد أن الوحدة الكبيرة تُحسّن من نشاط الوحدة الصغيرة وتخصصها. على سبيل المثال، يؤدي حذف الجزء المقابل للوحدة الكبيرة في بروتين اندماجي PolpTN2 إلى إنزيم أبطأ ذي نشاط نسخ عكسي. ^{[ 13 ]}

يؤدي إنزيم PrimPol البشري (ccdc111 ^{[ 16 ]} ) وظيفتي البرايميز والبوليميراز، كما هو الحال في العديد من برايميزات العتائق؛ ويُظهر نشاط ناقل طرفي في وجود المنغنيز؛ ويلعب دورًا هامًا في تخليق الحمض النووي عبر الآفات ^{[ 18 ]} وفي إعادة تشغيل شوكات التضاعف المتوقفة. يتم استقطاب PrimPol بنشاط إلى مواقع التلف من خلال تفاعله مع RPA، وهو بروتين مُحَوِّل يُسهِّل تضاعف الحمض النووي وإصلاحه. ^{[ 15 ]} يحتوي PrimPol على نطاق إصبع الزنك المشابه لنطاق بعض برايميزات الفيروسات، وهو ضروري لتخليق الحمض النووي عبر الآفات ونشاط البرايميز، وقد يُنظِّم طول البادئ. ^{[ 18 ]} على عكس معظم البرايميزات، يتميز PrimPol بقدرته الفريدة على بدء سلاسل الحمض النووي باستخدام dNTPs. ^{[ 16 ]}

يلعب PriS، وهو الوحدة الفرعية الصغيرة لإنزيم البادئ في العتائق، دورًا في تخليق الحمض النووي عبر الآفات (TLS)، ويمكنه تجاوز آفات الحمض النووي الشائعة. تفتقر معظم العتائق إلى البوليميرازات المتخصصة التي تُجري تخليق الحمض النووي عبر الآفات في حقيقيات النوى والبكتيريا. ^{[ 19 ]} يُفضل PriS وحده تخليق سلاسل الحمض النووي؛ ولكن عند دمجه مع PriL، الوحدة الفرعية الكبيرة، يزداد نشاط بوليميراز الحمض النووي الريبي. ^{[ 20 ]}

في بكتيريا Sulfolobus solfataricus ، يمكن أن يعمل إنزيم PriSL، وهو ثنائي غير متجانس من نوع برايميز، كبرايميز وبوليميراز وناقل طرفي. يُعتقد أن PriSL يبدأ عملية تخليق البادئ باستخدام النيوكليوتيدات ثلاثية الفوسفات (NTPs) ثم يتحول إلى النيوكليوتيدات ثنائية الفوسفات (dNTPs). يستطيع هذا الإنزيم بلمرة سلاسل الحمض النووي الريبي (RNA) أو الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، حيث يصل طول منتجات الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين إلى 7000 نيوكليوتيد (7 كيلوبايت). يُقترح أن هذه الوظيفة المزدوجة قد تكون سمة شائعة في برايميزات العتائق. ^{[ 11 ]}

تظهر برايميزات AEP متعددة الوظائف أيضًا في البكتيريا والفيروسات التي تصيبها. ويمكن أن تُظهر هذه البرايميز تنظيمات نطاقية جديدة، حيث تُضيف نطاقاتها وظائف أخرى تتجاوز عملية البلمرة. ^{[ 14 ]}

يُشارك بروتين LigD البكتيري ( A0R3R7 ) بشكل أساسي في مسار إصلاح الحمض النووي غير المتجانس (NHEJ). يحتوي هذا البروتين على نطاق بوليميراز/برايماز من عائلة AEP الفائقة، ونطاق فوسفاتيستراز 3'، ونطاق ليغاز. كما أنه قادر على القيام بوظائف البرايميز، وبوليميراز الحمض النووي DNA وRNA، ونشاط ناقل الطرفية. يمكن لنشاط بلمرة الحمض النووي DNA أن يُنتج سلاسل يزيد طولها عن 7000 نيوكليوتيد (7 كيلوبايت)، بينما تُنتج بلمرة الحمض النووي RNA سلاسل يصل طولها إلى 1 كيلوبايت. ^{[ 21 ]}

تنتشر إنزيمات AEP على نطاق واسع، ويمكن العثور عليها مشفرة في عناصر وراثية متنقلة، بما في ذلك الفيروسات/العاثيات والبلازميدات. تستخدمها هذه العناصر إما كبروتين تضاعف وحيد أو بالاشتراك مع بروتينات أخرى مرتبطة بالتضاعف، مثل الهيليكازات، وبشكل أقل شيوعًا، بوليميرازات الحمض النووي. ^{[ 22 ]} في حين أن وجود AEP في الفيروسات حقيقية النواة والعتائق أمر متوقع نظرًا لأنها تعكس مضيفاتها، ^{[ 22 ]} فإن الفيروسات البكتيرية والبلازميدات تشفر أيضًا إنزيمات عائلة AEP الفائقة بنفس القدر الذي تشفر به برايميزات عائلة DnaG. ^{[ 14 ]} وقد كشفت دراسات الجينوم المقارن عن تنوع كبير في عائلات AEP في بلازميدات بكتيرية مختلفة . ^{[ 14 ]} تاريخها التطوري غير معروف حاليًا، حيث تبدو تلك الموجودة في البكتيريا والعاثيات مختلفة جدًا عن نظائرها في العتائق وحقيقيات النوى بحيث لا يمكن تفسيرها بانتقال جيني أفقي حديث . ^{[ 22 ]}

إنزيم الهيليكاز الشبيه بـ MCM في سلالة Bacillus cereus ATCC 14579 (BcMCM؛ Q81EV1 ) هو هيليكاز من العائلة الفائقة 6 مُدمج مع برايميز AEP. يمتلك هذا الإنزيم وظائف البرايميز والبوليميراز بالإضافة إلى وظيفة الهيليكاز. يوجد الجين المُشفِّر له في طليعة عاثية. ^{[ 17 ]} يُظهر هذا الإنزيم تشابهًا مع ORF904 من البلازميد pRN1 من Sulfolobus islandicus ، الذي يحتوي على نطاق AEP PrimPol. ^{[ 23 ]} يُعد كل من فيروس Vaccinia D5 وبرايميز HSV مثالين على اندماج AEP-هيليكاز أيضًا. ^{[ 12 ] [ 6 ]}

PolpTN2 هو برايميز أثري موجود في بلازميد TN2. وهو عبارة عن اندماج لنطاقات متماثلة مع PriS وPriL، ويُظهر نشاط كل من البرايميز وبوليميراز الحمض النووي، بالإضافة إلى وظيفة ناقل الطرفية. على عكس معظم البرايميز، يُشكّل PolpTN2 بادئات تتكون حصريًا من dNTPs. ^{[ 13 ]} بشكل غير متوقع، عندما تم اقتطاع النطاق الشبيه بـ PriL، استطاع PolpTN2 أيضًا تخليق الحمض النووي على قالب الحمض النووي الريبي، أي أنه عمل كبوليميراز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي (الناسخ العكسي). ^{[ 13 ]}

حتى إنزيمات DnaG الأولية يمكن أن تؤدي وظائف إضافية، إذا ما تم تزويدها بالمجالات المناسبة. يُعدّ البروتين gp4 الخاص بفيروس T7 مزيجًا من إنزيم DnaG الأولي وإنزيم الهيليكاز، ويؤدي كلا الوظيفتين في عملية التضاعف. ^{[ 5 ]}