2) среднее время присоединения одного нуклеотида
3) среднее количество нуклеотидов, присоединенных за одно связывание с субстратом (+)
4) время полураспада ДНК-полимеразы
Процессивность ДНК-полимеразы — это среднее число нуклеотидов, которые фермент присоединяет к растущей цепи за один акт связывания с праймерно-матричным комплексом, до своей диссоциации. Процессивная полимераза после каждого цикла катализа сохраняет контакт с ДНК и последовательно удлиняет цепь; при низкой процессивности фермент часто отсоединяется, поэтому синтез идет фрагментами. Таким образом, правильным является вариант 3.
Процессивность не характеризует скорость присоединения одного нуклеотида: скорость оценивают числом нуклеотидов в единицу времени. Она также не является показателем времени полураспада фермента и не отражает в общем виде эффективность его работы в клетке. На процессивность влияют структура активного центра и ДНК-связывающих доменов, а также вспомогательные факторы — например, скользящие зажимы PCNA у эукариот и β-кламп у бактерий, удерживающие полимеразу на матрице.
Экспериментально показатель определяют по длине вновь синтезированных продуктов или по числу включенных нуклеотидов на одно связывание фермента с праймерно-матричным комплексом. Высокая процессивность особенно важна при репликации генома и амплификации длинных фрагментов ДНК, тогда как некоторые репарационные полимеразы функционируют более дистрибутивно, часто меняя матрицу. Этот параметр следует оценивать отдельно от точности синтеза, скорости полимеризации и устойчивости белка.
| Параметр | Что характеризует | Принцип оценки или отличие |
|---|---|---|
| Процессивность | Среднее число нуклеотидов, присоединяемых до диссоциации полимеразы | Высокая при длительном сохранении контакта с праймерно-матричным комплексом |
| Скорость полимеризации | Количество нуклеотидов, присоединяемых за единицу времени | Измеряется в нуклеотидах в секунду или минуту; не равна процессивности |
| Дистрибутивный синтез | Частые циклы присоединения и отсоединения фермента | Характерен для полимераз с низкой процессивностью и приводит к коротким продуктам без дополнительных факторов |
| Скользящий зажим | Удержание полимеразы на ДНК | PCNA у эукариот и β-кламп у бактерий повышают процессивность репликативных полимераз |
| Точность синтеза | Вероятность правильного включения комплементарного нуклеотида | Зависит от селективности активного центра и корректорной 3′→5′-экзонуклеазной активности |
| Термостабильность | Сохранение структуры и активности фермента при нагревании | Определяет пригодность полимеразы для ПЦР, но непосредственно не измеряет число нуклеотидов за одно связывание |
| Стабильность фермента | Скорость утраты каталитической активности или деградации | Оценивается временем полураспада; это отдельная характеристика, не являющаяся процессивностью |
Процессивность имеет особое значение для непрерывной репликации ведущей цепи и синтеза длинных ампликонов. Ее снижение может ограничивать длину получаемого продукта даже при сохранной каталитической скорости. В лабораторной диагностике выбор полимеразы определяют совокупностью свойств: процессивностью, точностью, термостабильностью и устойчивостью к ингибиторам.