DNA-Polymerase κ

Die replikativen DNA-Polymerasen δ und ε der eukaryotischen Zellen verfügen über eine hohe Prozessivität, binden also sehr eng an die DNA und können tausende Nukleotide synthetisieren bevor sie dissoziieren. Tritt im abgelesenen DNA-Strang eine Beschädigung auf, welche die Eigenschaften der Nukleobase verändert, stoppen diese Polymerasen und die Replikation sistiert. Um die Replikation weiter zu führen, werden die Polymerasen der Transläsionssynthese rekrutiert. Der Rekrutierung der DNA-Polymerase κ geht eine Monoubiquitinierung von PCNA durch Rad6 und Rad18 voraus. PCNA reguliert die Bindung der DNA-Polymerasen an die DNA.

Die Polymerase κ wird durch das Gen POLK codiert. Es befindet sich auf Chromosom 5 an Genlokus 13.3 und besteht aus 13 Exons.

Die Polymerase κ gehört zur Y-Familie der DNA-Polymerasen. Sie kann Guanine als Substrat verwenden, die am N2-Stickstoff modifiziert wurden und setzt auf dem komplementären DNA-Strang die korrekte Nukleobase Cytosin ein. Hierdurch kann die Polymerase die DNA-Synthese an Stellen fortsetzen, wo bereits eine andere Transläsionspolymerase zuvor Nukleotide eingesetzt hat. Dies ist notwendig, da andere Polymerasen zwar komplementäre Nukleotide gegenüber einer Beschädigung einsetzen, sich dann aber wieder ablösen. Es werden meist aber weitere Nukleotide benötigt, bevor die normalen replikativen Polymerasen wieder übernehmen können.^[1][2]

Die Polymerase κ ist vermutlich effizienter bei der Fortsetzung der DNA-Synthese als beim Einsetzen von Nukleotiden. Trotzdem hat sie eine wichtige Bedeutung bei oxidativem Stress, da sie auch Addukte wie 8-Oxoguanin erkennt. Hier übernimmt dann die Polymerase ζ (zeta) die Fortsetzung der Synthese.

Die Eigenschaft verschiedenste DNA-Addukte zu binden, wird durch das aktive Zentrum ermöglicht, das im Vergleich zu den replikativen Polymerasen deutlich flexibler ist. Wie alle Transläsionspolymerasen besitzt die DNA-Polymerase κ keine 3'-5' Proofreading-Aktivität.

Es konnte gezeigt werden, dass sowohl eine Über- als auch Unterexpression der DNA-Polymerase κ bei humanen Zellen zu genomischer Instabilität führen. Dies reflektiert auch die zweischneidige Rolle der Transläsionssynthese als DNA-Reparaturmechanismus. Die DNA-Polymerase κ verhindert zwar, dass blockierte Replikationsgabeln in Doppelstrangbrüche umgewandelt werden, jedoch führt sie selber regelmäßig Mutationen ein. Dementsprechend konnte bei Polymerase κ Überexpression und Unterexpression in verschiedenen Krebsarten nachgewiesen werden.^[2]