Značilnosti, strukture in funkcije Helicase

The helicase se nanaša na skupino encimov proteinsko-hidrolitičnega tipa, ki so zelo pomembni za vse žive organizme; imenujemo jih tudi motorni proteini. Ti se premikajo skozi celično citoplazmo in s hidrolizo ATP pretvarjajo kemično energijo v mehansko delo.

Njegova najpomembnejša funkcija je prekiniti vodikove vezi med dušikovimi bazami nukleinskih kislin in tako omogočiti njihovo replikacijo. Pomembno je poudariti, da so helicaze praktično vseprisotne, saj so prisotne v virusih, bakterijah in evkariontskih organizmih..

Prva od teh beljakovin ali encimov je bila odkrita leta 1976 v bakteriji Escherichia coli; dve leti kasneje je bila prva helikaza odkrita v eukariotskem organizmu, v rastlinah lilij.

Trenutno so beljakovine helikaze označene v vseh naravnih kraljestvih, vključno z virusi, kar pomeni, da je bilo ustvarjeno obsežno znanje o teh hidroliznih encimih, njihove funkcije v organizmih in njihova mehanistična vloga..

Indeks

• 1 Značilnosti
  • 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 DNA helikaza
  • 4.2 Helikaza RNA
• 5 Zdravstveni pomen
  • 5.1 Wernerjev sindrom
  • 5.2 Bloomov sindrom
  • 5.3 Rothmund-Thomsonov sindrom
• 6 Reference

Funkcije

Helicase so biološke ali naravne makromolekule, ki pospešujejo kemične reakcije (encime). Odlikujejo jih predvsem ločevanje kemijskih kompleksov adenozin trifosfata (ATP) s hidrolizo.

Ti encimi uporabljajo ATP za vezavo in preoblikovanje kompleksov deoksiribonukleinskih kislin (DNA) in ribonukleinskih kislin (RNA)..

Obstaja vsaj 2 vrsti helicaz: DNA in RNA.

DNA helikaza

DNA helikaze delujejo na replikacijo DNA in so označene z ločevanjem DNK od dvojnih pramenov v posamezne verige.

Helikazna RNA

Ti encimi delujejo v presnovnih procesih ribonukleinske kisline (RNA) in pri razmnoževanju, razmnoževanju ali ribosomski biogenezi..

RNA helikaza je tudi ključna v procesu prenašanja selitvene RNA (mRNA) in začetka sinteze beljakovin, po transkripciji DNA v RNA v celičnem jedru..

Taksonomija

Ti encimi se lahko diferencirajo glede na njihovo homologijo v sekvenciranju aminokislin osrednjega aminokislinskega domenskega ATPaze ali zaradi deljenih sekvenčnih razlogov. Po klasifikaciji so ti razvrščeni v 6 superfamilijev (SF 1-6):

SF1

Encimi iz te družine imajo polarnost translokacije 3'-5 'ali 5'-3' in ne tvorijo obročaste strukture..

SF2

Znana je kot največja skupina helicaz in je sestavljena pretežno iz helikaze RNA. Predstavljajo polarnost translokacije na splošno 3'-5 'z zelo malo izjemami.

Imajo devet motivov (iz angleščine motivi, ki se prevede kot "ponavljajoči se elementi") visoko ohranjenih aminokislinskih sekvenc in, kot SF1, ne tvorijo obročaste strukture.

SF3

So virusno podobne helicaze in imajo edinstveno translokacijsko polarnost 3'-5 '. Imajo samo štiri visoko ohranjene motive sekvenc in tvorijo obročne strukture ali obroče.

SF4

Prvič so jih opisali pri bakterijah in bakteriofagih. So skupina replicirajočih ali replikativnih helicaz.

Imajo edinstveno translokacijsko polarnost 5'-3 'in imajo pet visoko ohranjenih motivov sekvenc. Te helicaze so označene, ker tvorijo obroče.

SF5

So beljakovine tipa faktorja Rho. Helikaze superfamilije SF5 so značilne za prokariontske organizme in so heksamerne, odvisne od ATP. Menijo, da so tesno povezani s SF4; Imajo tudi obročaste in neokrožne oblike.

SF6

So beljakovine, ki so očitno povezane s super družino SF3; vendar pa SF6 predstavlja domeno ATPaznih proteinov, povezanih z različnimi celičnimi aktivnostmi (AAA proteini), ki niso prisotni v SF3.

Struktura

Strukturno imajo vse helicaze zelo ohranjene motive sekvenc v prednjem delu njihove primarne strukture. Del molekule ima določen aminokislinski dogovor, ki je odvisen od specifične funkcije vsake helikaze.

Najbolj proučene helikaze so strukturne superfamilije SF1. Znano je, da so ti proteini združeni v 2 domeni, ki sta zelo podobni večfunkcionalnim proteinom RecA, in te domene tvorijo vezni žep ATP med njimi..

Nekonzervirana območja lahko predstavljajo specifična področja vrste prepoznavanja DNA, domene celične lokalizacije in protein-protein domene.

Funkcije

DNA helikaza

Funkcije teh beljakovin so odvisne od številnih dejavnikov, med katerimi izstopajo okoljski stres, rodovitnost celic, genetsko ozadje in faze celičnega ciklusa..

Znano je, da DNA helikaze SF1 izpolnjujejo posebne funkcije pri popravljanju, replikaciji, prenosu in rekombinaciji DNA..

Ločite verigo dvojne vijačnice DNK in sodelujte pri vzdrževanju telomerov, pri popravilih zaradi preloma dvojne verige in pri izločanju proteinov, povezanih z nukleinskimi kislinami.

Helikazna RNA

Kot je bilo že omenjeno, so RNA helicaze ključnega pomena pri veliki večini presnovnih procesov RNA in znano je tudi, da so ti proteini vključeni v odkrivanje virusne RNA..

Poleg tega delujejo na protivirusni imunski odziv, saj odkrivajo tuje ali tuje RNA v telesu (pri vretenčarjih)..

Medicinski pomen

Helicade pomagajo celicam pri premagovanju endogenega in eksogenega stresa, izogibanju kromosomski nestabilnosti in ohranjanju celičnega ravnovesja.

Neuspeh tega sistema ali homeostatično ravnovesje je povezan z genetskimi mutacijami, ki vključujejo gene, ki kodirajo proteine ​​tipa helicaze; zato so predmet biomedicinskih in genetskih študij.

Spodaj bomo omenili nekatere bolezni, povezane z mutacijami v genih, ki kodirajo DNA kot proteine ​​helikaze:

Wernerjev sindrom

Gre za genetsko bolezen, ki jo povzroča mutacija gena WRN, ki kodira helikazo. Mutantna helikaza ne deluje pravilno in povzroča vrsto bolezni, ki skupaj tvorijo Wernerjev sindrom.

Glavna značilnost tistih, ki trpijo zaradi te patologije, je njihovo prezgodnje staranje. Da bi se bolezen manifestirala, je treba mutantni gen podedovati od obeh staršev; incidenca je zelo nizka in zdravljenja ni mogoče zdraviti.

Bloomov sindrom

Bloomov sindrom je genetska bolezen, ki jo povzroča mutacija avtosomnega gena, imenovanega BLM, ki kodira beljakovino helikaze. Pojavi se samo za posameznike, ki so homozigotni za ta znak (recesivno).

Glavna značilnost te redke bolezni je preobčutljivost na sončno svetlobo, ki povzroča kožne poškodbe tipa eritromatoznega izpuščaja. Še vedno ni zdravila.

Rothmund-Thomsonov sindrom

Znana je tudi kot prirojena atrofična poikiloderma. Gre za zelo redko patologijo genetskega izvora: do danes je po vsem svetu opisanih manj kot 300 primerov. 

Povzroča ga mutacija gena RECQ4, avtosomni gen z recesivno manifestacijo, ki se nahaja na kromosomu 8.

Simptomi ali stanja tega sindroma vključujejo juvenilne katarakte, anomalije v skeletnem sistemu, depigmentacijo, kapilarno dilatacijo in atrofijo kože (poikilodermo). V nekaterih primerih lahko pride do hipertiroidizma in pomanjkanja proizvodnje testosterona.

Reference

1. R.M. Brosh (2013). DNA helicaze, vključene v popravilo DNA in njihove vloge pri raku. Nature Reviews Rak.
2. Helicase Vzpostavljeno iz narave.com.
3. Helicase Vzpostavljeno iz en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011). Rothmund-Thompsonov sindrom (prirojena atrofična poikilodermija) pri nosečnicah. Klinika in raziskave na področju ginekologije in porodništva.
5. K.D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktura in mehanizmi SF1 DNA helicaz. Napredek v eksperimentalni medicini in biologiji.
6. Bloomov sindrom. Izterjano iz medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Struktura in mehanizem translokacij spiralne in nukleinske kisline. Letni pregled biokemije.