Funkce, struktury a funkce Helicasa

 helicase Termín "enzym" označuje skupinu enzymů proteic-hydrolytického typu velmi důležitých pro všechny živé organismy; jsou také nazývány motorické proteiny. Ty se pohybují buněčnou cytoplazmou a přeměňují chemickou energii na mechanickou práci hydrolýzou ATP.

Jeho nejdůležitější funkcí je prolomit vodíkové vazby mezi dusíkatými bázemi nukleových kyselin, což umožní jejich replikaci. Je důležité zdůraznit, že helikázy jsou prakticky všudypřítomné, protože jsou přítomny ve virech, bakteriích a v eukaryotických organismech..

První z těchto proteinů nebo enzymů byl objeven v roce 1976 v bakterii Escherichia coli; O dva roky později byla objevena první helikáza v eukaryotickém organismu, v liliových rostlinách.

V současné době byly proteiny helikázy charakterizovány ve všech přirozených říších, včetně virů, což znamená, že byly vytvořeny rozsáhlé znalosti o těchto hydrolytických enzymech, jejich funkcích v organismech a jejich mechanistické roli..

Index

• 1 Charakteristika
  • 1.1 DNA helikáza
  • 1.2 RNA helikázy
• 2 Taxonomie
  • 2.1 SF1
  • 2.2 SF2
  • 2.3 SF3
  • 2.4 SF4
  • 2,5 SF5
  • 2.6 SF6
• 3 Struktura
• 4 Funkce
  • 4.1 DNA helikáza
  • 4.2 RNA helikáza
• 5 Lékařský význam
  • 5.1 Wernerův syndrom
  • 5.2 Bloom syndrom
  • 5.3 Rothmund-Thomsonův syndrom
• 6 Odkazy

Vlastnosti

Helikázy jsou biologické nebo přírodní makromolekuly, které urychlují chemické reakce (enzymy). Jsou charakterizovány hlavně separací chemických komplexů adenosintrifosfátu (ATP) hydrolýzou.

Tyto enzymy používají ATP k navázání a remodelaci komplexů deoxyribonukleových kyselin (DNA) a ribonukleových kyselin (RNA)..

Existují alespoň 2 typy helikáz: DNA a RNA.

DNA helikáza

DNA helikázy působí na replikaci DNA a jsou charakterizovány separací DNA z dvojitých řetězců na jednovláknové řetězce.

Helikázová RNA

Tyto enzymy působí v metabolických procesech ribonukleové kyseliny (RNA) a v násobení, reprodukci nebo ribozomální biogenezi..

RNA helikáza je také klíčová v procesu pre-sestřihu messenger RNA (mRNA) a zahájení syntézy proteinů po transkripci DNA na RNA v buněčném jádru.

Taxonomie

Tyto enzymy mohou být diferencovány podle jejich homologie v sekvenování aminokyselin centrální aminokyselinové domény ATPázy nebo pro sdílené sekvenční důvody. Podle klasifikace jsou tyto skupiny seskupeny do 6 nadskupin (SF 1-6):

SF1

Enzymy této nadrodiny mají polaritu translokace 3'-5 'nebo 5'-3' a netvoří prstencové struktury.

SF2

To je známé jako největší skupina helicases a je složen hlavně RNA helicases. Představují polaritu translokace obecně 3'-5 's velmi málo výjimkami.

Mají devět motivů (z angličtiny motivů, který je přeložen jako "opakující se prvky") vysoce konzervovaných aminokyselinových sekvencí a podobně jako SF1 netvoří prstencové struktury.

SF3

Jsou to helikázy podobné virům a mají jedinečnou polaritu translokace 3'-5 '. Mají pouze čtyři vysoce konzervované sekvenční motivy a tvoří kruhové struktury nebo kruhy.

SF4

Poprvé byly popsány u bakterií a bakteriofágů. Jedná se o skupinu replikujících nebo replikujících helikáz.

Mají jedinečnou polaritu translokace 5'-3 'a mají pět vysoce konzervativních sekvenčních motivů. Tyto helikázy se vyznačují tím, že tvoří prstence.

SF5

Jsou to proteiny typu Rho faktoru. Helikázy superrodiny SF5 jsou charakteristické pro prokaryotické organismy a jsou závislé na ATP. To je si myslel, že oni jsou blízko příbuzní SF4; Mají také kruhové a prstencové tvary.

SF6

Jsou to proteiny zjevně související se superrodinou SF3; SF6 však představuje doménu proteinů ATPázy asociovaných s různými buněčnými aktivitami (proteiny AAA), které nejsou přítomny v SF3.

Struktura

Strukturálně mají všechny helikázy vysoce konzervované sekvenční motivy v přední části své primární struktury. Část molekuly má určité aminokyselinové uspořádání, které závisí na specifické funkci každé helikázy.

Strukturálně nejvíce studované helikázy jsou strukturou superrodiny SF1. Je známo, že tyto proteiny jsou seskupeny ve 2 doménách velmi podobných multifunkčním proteinům RecA a tyto domény mezi nimi tvoří ATP vazebnou kapsu..

Nekonzervované oblasti mohou představovat specifické domény typu rozpoznávání DNA, domény lokalizace buněk a domény protein-protein.

Funkce

DNA helikáza

Funkce těchto proteinů závisí na řadě různých faktorů, mezi nimiž vyniká environmentální stres, linie buněk, genetické pozadí a stadia buněčného cyklu..

Je známo, že DNA helikázy SF1 plní specifické funkce při opravě, replikaci, přenosu a rekombinaci DNA.

Oddělte řetězce dvojité spirály DNA a podílejte se na udržování telomer, při opravách v důsledku zlomení dvojitého řetězce a při eliminaci proteinů spojených s nukleovými kyselinami..

Helikázová RNA

Jak bylo uvedeno výše, RNA helikázy jsou životně důležité v naprosté většině metabolických procesů RNA a je také známo, že tyto proteiny se podílejí na detekci virové RNA.

Kromě toho působí na antivirovou imunitní reakci, protože detekují cizí nebo cizí RNA v těle (u obratlovců).

Lékařský význam

Helikázy pomáhají buňkám překonat endogenní a exogenní stres, vyhnout se nestabilitě chromozomů a udržet buněčnou rovnováhu.

Selhání tohoto systému nebo homeostatické rovnováhy souvisí s genetickými mutacemi zahrnujícími geny, které kódují proteiny typu helikázy; proto jsou předmětem biomedicínských a genetických studií.

Níže uvádíme některé z onemocnění souvisejících s mutacemi v genech, které kódují DNA jako proteiny helikázy:

Wernerův syndrom

Je to genetické onemocnění způsobené mutací genu zvaného WRN, který kóduje helikázu. Mutantní helikáza nepůsobí správně a způsobuje řadu onemocnění, které společně tvoří Wernerův syndrom.

Hlavním rysem těch, kteří trpí touto patologií, je jejich předčasné stárnutí. Pro projevené onemocnění musí být mutantní gen zděděn od obou rodičů; jeho výskyt je velmi nízký a neexistuje léčba jeho vyléčení.

Bloomův syndrom

Bloomův syndrom je genetické onemocnění způsobené mutací autozomálního genu zvaného BLM, který kóduje protein helikázy. Vyskytuje se pouze u jedinců homozygotních pro tento znak (recesivní).

Hlavním rysem tohoto vzácného onemocnění je přecitlivělost na sluneční světlo, která způsobuje kožní léze typu erythromatosus vyrážky. Stále neexistuje žádný lék.

Rothmund-Thomsonův syndrom

To je také známé jako vrozené atrofické poikiloderma. Jedná se o patologii genetického původu, která je velmi vzácná: dosud je na světě méně než 300 případů. 

Je způsobena mutací genu RECQ4, autosomálního genu s recesivním projevem umístěným na chromozomu 8.

Symptomy nebo stavy tohoto syndromu zahrnují juvenilní katarakta, anomálie v kosterním systému, depigmentaci, kapilární dilataci a atrofii kůže (poikiloderma). V některých případech se může vyskytnout hypertyreóza a nedostatek produkce testosteronu.

Odkazy

1. R.M. Brosh (2013). DNA helikázy zapojené do opravy DNA a jejich role při rakovině. Nature Reviews Rakovina.
2. Helicase Zdroj: nature.com.
3. Helicase Zdroj: en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, L.P. Ostrovy, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011). Rothmund-Thompsonův syndrom (vrozená atrofická poikilodermie) u těhotné ženy. Klinika a výzkum v gynekologii a porodnictví.
5. K.D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktura a mechanismy SF1 DNA helikáz. Pokroky v experimentální medicíně a biologii.
6. Bloomův syndrom. Obnoveno z medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Struktura a mechanismus translokací helikálních a nukleových kyselin. Roční přehled biochemie.