Udio:
Helicasa značajke, strukture i funkcije
helikazna odnosi se na skupinu enzima proteinsko-hidrolitičkog tipa koji su vrlo važni za sve žive organizme; nazivaju se i motorni proteini. Oni se kreću kroz staničnu citoplazmu, pretvarajući kemijsku energiju u mehanički rad hidrolizom ATP-a.
Njegova najvažnija funkcija je razbijanje vodikovih veza između dušičnih baza nukleinskih kiselina, čime se omogućuje njihova replikacija. Važno je naglasiti da su helikaze praktički sveprisutne, jer su prisutne u virusima, bakterijama i eukariotskim organizmima..
Prvi od ovih proteina ili enzima otkriven je 1976. godine u bakteriji Escherichia coli; dvije godine kasnije otkrivena je prva helikaza u eukariotskom organizmu, u biljkama ljiljana.
Trenutno su proteini helikaze okarakterizirani u svim prirodnim kraljevstvima, uključujući viruse, što znači da je stvoreno veliko znanje o tim hidrolitičkim enzimima, njihove funkcije u organizmima i njihova mehanička uloga..
indeks
- 1 Značajke
- 1.1 DNA helikaza
- 1,2 helikaza RNA
- 2 Taksonomija
- 2.1 SF1
- 2.2 SF2
- 2.3 SF3
- 2.4 SF4
- 2.5 SF5
- 2.6 SF6
- 3 Struktura
- 4 Funkcije
- 4.1. Helikaza DNA
- 4.2 RNA helikaza
- 5 Medicinska važnost
- 5.1 Werner sindrom
- 5.2 Bloomov sindrom
- 5.3 Rothmund-Thomsonov sindrom
- 6 Reference
značajke
Helicaze su biološke ili prirodne makromolekule koje ubrzavaju kemijske reakcije (enzimi). Odlikuju se uglavnom odvajanjem kemijskih kompleksa adenozin trifosfata (ATP) hidrolizom.
Ovi enzimi koriste ATP za vezanje i preoblikovanje kompleksa deoksiribonukleinskih kiselina (DNA) i ribonukleinskih kiselina (RNA).
Postoje najmanje 2 tipa helikaza: DNA i RNA.
DNA helikaza
DNA helikaze djeluju na replikaciju DNA i karakterizirane su odvajanjem DNA od dvostrukih lanaca u pojedinačne niti.
Helicase RNA
Ovi enzimi djeluju u metaboličkim procesima ribonukleinske kiseline (RNA) te u razmnožavanju, reprodukciji ili ribozomskoj biogenezi.
RNA helikaza je također ključna u procesu pre-splicing messenger RNA (mRNA) i inicijacije sinteze proteina, nakon transkripcije DNA u RNA u staničnoj jezgri.
taksonomija
Ovi enzimi mogu se razlikovati prema njihovoj homologiji u sekvenciranju aminokiselina središnje aminokiselinske domene ATPaze, ili za dijeljene uzroke sekvenci. Prema klasifikaciji, oni su grupirani u 6 superfamilija (SF 1-6):
SF1
Enzimi ove superporodice imaju polaritet translokacije 3'-5 'ili 5'-3' i ne tvore prstenaste strukture.
SF2
Poznat je kao najveća skupina helikaza i sastoji se uglavnom od RNA helicaza. Oni predstavljaju polaritet translokacije općenito 3'-5 's vrlo malim iznimkama.
Imaju devet motiva (s engleskog motivi, koja se prevodi kao "ponavljajući elementi") visoko konzerviranih aminokiselinskih sekvenci i, kao i SF1, ne tvore prstenaste strukture.
SF3
Oni su virusno slične helicaze i imaju jedinstven translokacijski polaritet 3'-5 '. Oni imaju samo četiri visoko sačuvana motiva sekvence i oblikuju prstenaste strukture ili prstenove.
SF4
Prvi put su opisani u bakterijama i bakteriofagima. Oni su skupina replicirajućih ili replikativnih helikaza.
Oni imaju jedinstven translokacijski polaritet 5'-3 'i imaju pet visoko sačuvanih motiva sekvenci. Ove helicase su karakterizirane jer formiraju prstenove.
SF 5
To su proteini tipa faktora Rho. Helikaze superfamilije SF5 karakteristične su za prokariotske organizme i heksamerno ovise o ATP. Smatra se da su blisko povezani s SF4; Oni također imaju prstenaste i ne-prstenaste oblike.
SF6
To su proteini koji su očigledno povezani sa superfamilijom SF3; međutim, SF6 predstavlja domenu ATPaznih proteina povezanih s različitim staničnim aktivnostima (AAA proteini) koji nisu prisutni u SF3.
struktura
Strukturno, sve helicaze imaju visoko sačuvane motive sekvenci u prednjem dijelu njihove primarne strukture. Dio molekule ima određeni aminokiselinski raspored koji ovisi o specifičnoj funkciji svake helikaze.
Strukturno najistaknutije helikaze su one SF1 superfamilije. Poznato je da su ti proteini grupirani u 2 domene vrlo slične RecA multifunkcionalnim proteinima, a te domene tvore džep za vezanje ATP između njih.
Ne-konzervirana područja mogu predstavljati specifične domene tipa DNA prepoznavanja, domene stanične lokalizacije i protein-protein domene.
funkcije
DNA helikaza
Funkcije ovih proteina ovise o važnom nizu čimbenika, među kojima se ističu stres u okolišu, loza stanica, genetska pozadina i faze staničnog ciklusa..
Poznato je da DNA helikaze SF1 ispunjavaju specifične funkcije u popravku, replikaciji, prijenosu i rekombinaciji DNA.
Odvojite lance dvostruke spirale DNA i sudjelujte u održavanju telomera, u popravcima zbog loma dvostrukog lanca i uklanjanja proteina povezanih s nukleinskim kiselinama.
Helicase RNA
Kao što je već spomenuto, RNA helicaze su vitalne u velikoj većini metaboličkih procesa RNA, a također je poznato da su ti proteini uključeni u otkrivanje virusne RNA.
Osim toga, djeluju na antivirusni imunološki odgovor, jer detektiraju strane ili strane RNA u tijelu (kod kralježnjaka).
Medicinska važnost
Helicaze pomažu stanicama u prevladavanju endogenog i egzogenog stresa, izbjegavajući kromosomsku nestabilnost i održavajući staničnu ravnotežu.
Neuspjeh ovog sustava ili homeostatska ravnoteža povezana je s genetskim mutacijama koje uključuju gene koji kodiraju proteine tipa helikaze; zbog toga su predmet biomedicinskih i genetskih studija.
U nastavku ćemo spomenuti neke bolesti povezane s mutacijama u genima koji kodiraju DNA kao proteine helikaze:
Werner sindrom
To je genetska bolest uzrokovana mutacijom gena zvanog WRN, koji kodira helikazu. Mutantna helikaza ne djeluje ispravno i uzrokuje niz bolesti koje zajedno čine Werner-ov sindrom.
Glavna karakteristika onih koji pate od ove patologije je njihovo prerano starenje. Da bi se bolest manifestirala, mutantni gen mora biti naslijeđen od oba roditelja; njegova je učestalost vrlo niska i nema liječenja za njezino izlječenje.
Bloomov sindrom
Bloomov sindrom je genetska bolest uzrokovana mutacijom autosomnog gena zvanog BLM koji kodira protein helikaze. Pojavljuje se samo za pojedince homozigotne za taj karakter (recesivno).
Glavna značajka ove rijetke bolesti je preosjetljivost na sunčevu svjetlost, koja uzrokuje lezije tipa eritromozusa. Još uvijek nema lijeka.
Rothmund-Thomsonov sindrom
Također je poznat kao kongenitalna atrofična poikiloderma. To je patologija genetskog podrijetla vrlo rijetka: do danas je u svijetu opisano manje od 300 slučajeva.
Uzrok je mutacija gena RECQ4, autosomnog gena s recesivnom manifestacijom koja se nalazi na kromosomu 8.
Simptomi ili stanja ovog sindroma uključuju maloljetne katarakte, anomalije u skeletnom sustavu, depigmentaciju, kapilarnu dilataciju i atrofiju kože (poikiloderma). U nekim slučajevima može doći do hipertireoze i nedostatka u proizvodnji testosterona.
reference
- R.M. Brosh (2013). DNA helikaze uključene u popravak DNA i njihove uloge u raku. Priroda Recenzije Rak.
- Helikazna. Preuzeto iz nature.com.
- Helikazna. Preuzeto s en.wikipedia.org.
- A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011.). Rothmund-Thompsonov sindrom (kongenitalna atrofična poikilodermija) u trudnice. Klinika i istraživanja u ginekologiji i akušerstvu.
- K.d. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktura i mehanizmi SF1 DNA helicaza. Napredak u eksperimentalnoj medicini i biologiji.
- Bloomov sindrom. Oporavio se od medicina.ufm.edu.
- M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Struktura i mehanizam translokaza spiralne i nukleinske kiseline. Godišnji pregled biokemije.