Dzielić:
Cechy, struktury i funkcje Helicasa
The helikaza odnosi się do grupy enzymów typu proteolityczno-hydrolitycznego bardzo ważnych dla wszystkich żywych organizmów; nazywane są także białkami motorycznymi. Przemieszczają się one przez cytoplazmę komórki, przekształcając energię chemiczną w pracę mechaniczną przez hydrolizę ATP.
Jego najważniejszą funkcją jest rozbijanie wiązań wodorowych między azotowymi zasadami kwasów nukleinowych, co pozwala na ich replikację. Należy podkreślić, że helikazy są praktycznie wszechobecne, ponieważ są obecne w wirusach, bakteriach i organizmach eukariotycznych.
Pierwsze z tych białek lub enzymów odkryto w roku 1976 w bakterii Escherichia coli; dwa lata później pierwsza helikaza została odkryta w organizmie eukariotycznym, w roślinach lilii.
Obecnie białka helikazy zostały scharakteryzowane we wszystkich królestwach naturalnych, w tym wirusach, co oznacza, że wygenerowano ogromną wiedzę o tych enzymach hydrolitycznych, ich funkcjach w organizmach i ich mechanistycznej roli.
Indeks
- 1 Charakterystyka
- 1.1 Helikaza DNA
- 1.2 RNA helikazy
- 2 Taksonomia
- 2.1 SF1
- 2.2 SF2
- 2.3 SF3
- 2.4 SF4
- 2.5 SF5
- 2,6 SF6
- 3 Struktura
- 4 funkcje
- 4.1 Helikaza DNA
- 4.2 Helikaza RNA
- 5 Znaczenie medyczne
- 5.1 Zespół Wernera
- 5.2 Zespół Blooma
- 5.3 Zespół Rothmunda-Thomsona
- 6 referencji
Funkcje
Helikazy są biologicznymi lub naturalnymi makrocząsteczkami, które przyspieszają reakcje chemiczne (enzymy). Charakteryzują się głównie oddzielaniem kompleksów chemicznych adenozynotrifosforanu (ATP) przez hydrolizę.
Enzymy te wykorzystują ATP do wiązania i przebudowy kompleksów kwasów dezoksyrybonukleinowych (DNA) i kwasów rybonukleinowych (RNA).
Istnieją co najmniej 2 typy helikaz: DNA i RNA.
Helikaza DNA
Helikazy DNA działają na replikację DNA i charakteryzują się oddzielaniem DNA z podwójnych nici na pojedyncze nici.
RNA helikazy
Enzymy te działają w procesach metabolicznych kwasu rybonukleinowego (RNA) oraz w rozmnażaniu, reprodukcji lub biogenezie rybosomalnej.
Helikaza RNA jest również kluczowa w procesie wstępnego składania RNA informacyjnego (mRNA) i inicjacji syntezy białek, po transkrypcji DNA na RNA w jądrze komórkowym.
Taksonomia
Enzymy te można różnicować zgodnie z ich homologią w sekwencjonowaniu aminokwasów centralnej domeny aminokwasowej ATPazy lub ze wspólnych powodów sekwencjonowania. Zgodnie z klasyfikacją są one zgrupowane w 6 superfamili (SF 1-6):
SF1
Enzymy tej nadrodziny mają polarność translokacji 3'-5 'lub 5'-3' i nie tworzą pierścieniowych struktur.
SF2
Jest znany jako największa grupa helikaz i składa się głównie z helikaz RNA. Przedstawiają polarność translokacji na ogół 3'-5 'z nielicznymi wyjątkami.
Mają dziewięć motywów (z angielskiego motywy, który jest tłumaczony jako „powtarzające się elementy”) wysoce konserwatywnych sekwencji aminokwasowych i, podobnie jak SF1, nie tworzą struktur pierścieniowych.
SF3
Są wirusopodobne helikazy i mają wyjątkową polarność translokacji 3'-5 '. Mają tylko cztery wysoce konserwatywne motywy sekwencji i tworzą struktury pierścieniowe lub pierścienie.
SF4
Zostały one opisane po raz pierwszy u bakterii i bakteriofagów. Są grupą replikujących lub replikujących helikaz.
Mają unikalną polarność translokacji 5'-3 'i mają pięć wysoce konserwatywnych motywów sekwencji. Te helikazy są scharakteryzowane, ponieważ tworzą pierścienie.
SF5
Są to białka typu czynnika Rho. Helikazy z nadrodziny SF5 są charakterystyczne dla organizmów prokariotycznych i są heksameryczne zależne od ATP. Uważa się, że są one ściśle związane z SF4; Mają także kształty pierścieniowe i nie pierścieniowe.
SF6
Są to białka najwyraźniej związane z nadrodziną SF3; jednakże SF6 stanowi domenę białek ATPazy związanych z różnorodnymi aktywnościami komórkowymi (białka AAA) nieobecnymi w SF3.
Struktura
Strukturalnie wszystkie helikazy mają wysoce konserwatywne motywy sekwencji w przedniej części ich pierwotnej struktury. Część cząsteczki ma szczególny układ aminokwasowy, który zależy od specyficznej funkcji każdej helikazy.
Helikazy najbardziej badane strukturalnie są helikazami z nadrodziny SF1. Wiadomo, że białka te są zgrupowane w 2 domenach bardzo podobnych do białek wielofunkcyjnych RecA, a te domeny tworzą między sobą kieszeń wiążącą ATP.
Regiony niekonserwatywne mogą prezentować specyficzne domeny typu rozpoznawania DNA, domeny lokalizacji komórkowej i domeny białko-białko.
Funkcje
Helikaza DNA
Funkcje tych białek zależą od wielu różnych czynników, wśród których wyróżniają się stres środowiskowy, linia komórkowa, tło genetyczne i etapy cyklu komórkowego..
Wiadomo, że helikazy DNA SF1 pełnią specyficzne funkcje w naprawie, replikacji, przenoszeniu i rekombinacji DNA.
Oddziel łańcuchy podwójnej helisy DNA i uczestnicz w utrzymaniu telomerów, w naprawach z powodu pęknięcia podwójnej nici oraz w eliminacji białek związanych z kwasami nukleinowymi.
RNA helikazy
Jak wcześniej wspomniano, helikazy RNA są niezbędne w ogromnej większości procesów metabolicznych RNA, a także wiadomo, że białka te biorą udział w wykrywaniu wirusowego RNA.
Ponadto działają na przeciwwirusową odpowiedź immunologiczną, ponieważ wykrywają obce lub obce RNA w organizmie (u kręgowców).
Znaczenie medyczne
Helikazy pomagają komórkom pokonać stres endogenny i egzogenny, unikając niestabilności chromosomowej i utrzymując równowagę komórkową.
Awaria tego układu lub równowaga homeostatyczna jest związana z mutacjami genetycznymi obejmującymi geny kodujące białka typu helikazy; z tego powodu są one przedmiotem badań biomedycznych i genetycznych.
Poniżej wymienimy niektóre choroby związane z mutacjami w genach kodujących DNA jako białka helikazy:
Zespół Wernera
Jest to choroba genetyczna spowodowana mutacją genu o nazwie WRN, który koduje helikazę. Zmutowana helikaza nie działa prawidłowo i powoduje szereg chorób, które razem tworzą zespół Wernera.
Główną cechą osób cierpiących na tę patologię jest ich przedwczesne starzenie się. Aby choroba mogła się manifestować, zmutowany gen musi zostać odziedziczony od obojga rodziców; jego częstość występowania jest bardzo niska i nie ma leczenia na jej wyleczenie.
Zespół Blooma
Zespół Blooma jest chorobą genetyczną spowodowaną mutacją genu autosomalnego BLM, który koduje białko helikazy. Występuje tylko dla osób homozygotycznych dla tego charakteru (recesywny).
Główną cechą tej rzadkiej choroby jest nadwrażliwość na światło słoneczne, która powoduje zmiany skórne typu wysypki erythromatosus. Nadal nie ma lekarstwa.
Zespół Rothmunda-Thomsona
Znany jest również jako wrodzona zanikowa poikiloderma. Jest to bardzo rzadka patologia pochodzenia genetycznego: do tej pory na całym świecie opisano mniej niż 300 przypadków.
Jest to spowodowane mutacją genu RECQ4, genu autosomalnego z manifestacją recesywną, która znajduje się na chromosomie 8.
Objawy lub stany tego zespołu obejmują młodzieńczą zaćmę, anomalie układu kostnego, depigmentację, rozszerzenie naczyń włosowatych i zanik skóry (poikiloderma). W niektórych przypadkach może wystąpić nadczynność tarczycy i niedobór produkcji testosteronu.
Referencje
- R.M. Brosh (2013). Helikazy DNA zaangażowane w naprawę DNA i ich role w raku. Natura Recenzje Rak.
- Helicase Źródło z nature.com.
- Helicase Źródło z en.wikipedia.org.
- A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011). Zespół Rothmunda-Thompsona (wrodzona zanikowa poikilodermia) u kobiety w ciąży. Klinika i badania w ginekologii i położnictwie.
- K.D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktura i mechanizmy helikaz DNA SF1. Postępy w medycynie eksperymentalnej i biologii.
- Zespół Blooma. Odzyskany z medicina.ufm.edu.
- M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Struktura i mechanizm translokaz kwasu śrubowego i nukleinowego. Roczny przegląd biochemii.