Helicasa funkcijas, struktūras un funkcijas

The helikāze attiecas uz proteīnhidrolītiska tipa fermentu grupu, kas ir ļoti svarīga visiem dzīvajiem organismiem; tos sauc arī par motoriskām olbaltumvielām. Tās pārvietojas caur šūnu citoplazmu, pārveidojot ķīmisko enerģiju par mehānisku darbu, hidrolizējot ATP.

Tās svarīgākā funkcija ir atdalīt ūdeņraža saites starp nukleīnskābju slāpekļa bāzēm, tādējādi ļaujot to replikācijai. Ir svarīgi uzsvērt, ka helikāzes ir praktiski visuresošas, jo tās atrodas vīrusos, baktērijās un eukariotiskajos organismos..

Pirmais no šiem proteīniem vai fermentiem tika atklāts 1976. gadā baktērijā Escherichia coli; divus gadus vēlāk pirmā helikāze tika atklāta eukariotu organismā, lilija augos.

Pašlaik helikāzes olbaltumvielas ir raksturotas visās dabiskajās valstīs, ieskaitot vīrusus, kas nozīmē, ka ir radītas plašas zināšanas par šiem hidrolītiskajiem fermentiem, to funkcijas organismos un to mehāniskā loma..

Indekss

• 1 Raksturojums
  • 1.1 DNS helikāze
  • 1,2 helikāzes RNS
• 2 Taksonomija
  • 2.1 SF1
  • 2.2 SF2
  • 2.3 SF3
  • 2,4 SF4
  • 2,5 SF5
  • 2.6 SF6
• 3 Struktūra
• 4 Funkcijas
  • 4.1 DNS helikāze
  • 4.2. RNS helikāze
• 5 Medicīniskā nozīme
  • 5.1. Vernera sindroms
  • 5.2. Ziedu sindroms
  • 5.3 Rothmund-Thomson sindroms
• 6 Atsauces

Funkcijas

Helikāzes ir bioloģiskas vai dabiskas makromolekulas, kas paātrina ķīmiskās reakcijas (fermentus). Tās galvenokārt raksturo adenozīna trifosfāta (ATP) ķīmisko kompleksu atdalīšana ar hidrolīzi.

Šie fermenti izmanto ATP, lai saistītu un pārveidotu dezoksiribonukleīnskābes (DNS) un ribonukleīnskābes (RNS)..

Ir vismaz divi helikāzes veidi: DNS un RNS.

DNS helikāze

DNS helikāzes darbojas saskaņā ar DNS replikāciju, un tās raksturo DNS atdalīšana no divkāršām šķiedrām atsevišķās daļās.

Helikāzes RNS

Šie fermenti darbojas ribonukleīnskābes (RNS) vielmaiņas procesos un vairošanās, vairošanās vai ribosomu biogenesē..

RNS helikāze ir svarīga arī ziņotāja RNS (mRNS) un proteīna sintēzes uzsākšanas procesā, pēc DNS transkripcijas uz RNS šūnu kodolā..

Taksonomija

Šos fermentus var diferencēt pēc to homoloģijas centrālās aminoskābju domēna ATPāzes aminoskābju secībā vai dalītu secību dēļ. Saskaņā ar klasifikāciju tās ir iedalītas 6 superfamilēs (SF 1-6):

SF1

Šī supergimna enzīmiem ir translokācijas polaritāte 3'-5 'vai 5'-3', un tie nerada gredzenveida struktūras.

SF2

Tas ir pazīstams kā lielākā helikāžu grupa un sastāv galvenokārt no RNS helikāzēm. Tie rada polaritāti, kas parasti ir 3'-5 'ar ļoti maziem izņēmumiem.

Viņiem ir deviņi motīvi (no angļu valodas motīvi, kas ir pārtulkoti kā “atkārtoti elementi”), kas ir ļoti konservēti aminoskābju sekvences, un, tāpat kā SF1, \ t.

SF3

Tās ir vīrusam līdzīgas helikāzes, un tām ir unikāls 3'-5 'pārvietošanās polaritāte. Tiem ir tikai četri augsti konservēti secību motīvi un veidojas gredzenu struktūras vai gredzeni.

SF4

Tie pirmo reizi tika aprakstīti baktērijās un bakteriofāgos. Tie ir replikācijas vai replikācijas helikāžu grupa.

Viņiem ir unikāls 5'-3 'polaritāte, un tai ir pieci ļoti konservēti secību motīvi. Šīs helikāzes ir raksturīgas, jo tās veido gredzenus.

SF5

Tie ir Rho faktora tipa proteīni. SF5 superparauga helikāzes ir raksturīgas prokariotiskiem organismiem un ir heksamēra atkarīgas no ATP. Tiek uzskatīts, ka tie ir cieši saistīti ar SF4; Viņiem ir arī gredzenveida un ne-riņķveida formas.

SF6

Tie ir proteīni, kas acīmredzami ir saistīti ar SF3 superģimeni; tomēr SF6 ir ATPāzes proteīnu domēns, kas saistīts ar dažādām šūnu aktivitātēm (AAA proteīniem), kas nav sastopams SF3..

Struktūra

Strukturāli visām helikāzēm ir ļoti konservēti secības motīvi primārās struktūras priekšējā daļā. Daļai molekulas ir īpaša aminoskābju struktūra, kas ir atkarīga no katras helikāzes specifiskās funkcijas.

Visvairāk pētītās helikāzes ir SF1 superperes. Ir zināms, ka šie proteīni ir sagrupēti 2 domēnos, kas ir ļoti līdzīgi RecA daudzfunkcionālajiem proteīniem, un šie domēni veido ATP saistošu kabatu starp tiem.

Neaizsargātie reģioni var uzrādīt specifiskas DNS atpazīšanas, šūnu lokalizācijas domēna un proteīna-olbaltumvielu domēna domēnus.

Funkcijas

DNS helikāze

Šo proteīnu funkcijas ir atkarīgas no svarīgiem faktoriem, kuru vidū izceļas vides stress, šūnu līnija, ģenētiskais fons un šūnu cikla posmi..

Ir zināms, ka SF1 DNS helikāzes pilda specifiskas funkcijas DNS labošanā, replikācijā, pārnešanā un rekombinācijā.

Atsevišķas DNS dubultā spirāles ķēdes un piedalās telomēru uzturēšanā, veicot remontu divkāršās auklas bojājumu dēļ un proteīnu, kas saistītas ar nukleīnskābēm, izvadīšanā.

Helikāzes RNS

Kā jau iepriekš minēts, RNS helikāzes ir ļoti svarīgas lielākajā daļā RNS vielmaiņas procesu, un ir zināms arī tas, ka šie proteīni ir iesaistīti vīrusu RNS noteikšanā..

Turklāt viņi darbojas pretvīrusu imūnās atbildes reakcijā, jo tās atklāj svešas vai ārzemju RNS organismā (mugurkaulniekiem)..

Medicīniskā nozīme

Helikāzes palīdz šūnām pārvarēt endogēno un eksogēno stresu, izvairoties no hromosomu nestabilitātes un saglabājot šūnu līdzsvaru.

Šīs sistēmas vai homeostatiskā līdzsvara neveiksme ir saistīta ar ģenētiskām mutācijām, kas ietver gēnus, kas kodē helikāzes tipa proteīnus; šī iemesla dēļ viņi ir biomedicīnas un ģenētisko pētījumu priekšmets.

Zemāk mēs minēsim dažas no slimībām, kas saistītas ar mutācijām gēnos, kas kodē DNS kā helikāzes proteīnus:

Vernera sindroms

Tā ir ģenētiska slimība, ko izraisa mutācija, ko sauc par WRN, kas kodē helikāzi. Mutantu helikāze nedarbojas pareizi un izraisa virkni slimību, kas kopā veido Werner sindromu.

Galvenais raksturojums tiem, kas cieš no šīs patoloģijas, ir viņu priekšlaicīga novecošana. Lai slimība izpaužas, mutants gēns ir mantojams no abiem vecākiem; tā sastopamība ir ļoti zema, un tā ārstēšana nav nepieciešama.

Ziedu sindroms

Ziedu sindroms ir ģenētiska slimība, ko izraisa autosomālā gēna, ko sauc par BLM, mutācija, kas kodē helikāzes proteīnu. Tas notiek tikai indivīdiem, kas homozigoti pret šo raksturu (recesīvs).

Šīs retās slimības galvenā iezīme ir paaugstināta jutība pret saules gaismu, kas izraisa erithromatosus izsitumu veida ādas bojājumus. Joprojām nav izārstēt.

Rothmund-Thomson sindroms

To sauc arī par iedzimtu atrofisku poikilodermu. Tas ir ģenētiskas izcelsmes patoloģija, kas ir ļoti reta: līdz šim pasaulē ir mazāk nekā 300 gadījumi. 

To izraisa RECQ4 gēna mutācija, autosomālais gēns ar recesīvo izpausmi, kas atrodas 8. hromosomā..

Šī sindroma simptomi vai stāvoklis ietver juvenīlas kataraktu, anomālijas skeleta sistēmā, depigmentāciju, kapilāru dilatāciju un ādas atrofiju (poikiloderma). Dažos gadījumos var rasties hipertireoze un testosterona ražošanas trūkums.

Atsauces

1. R.M. Brosh (2013). DNS helikāzes, kas iesaistītas DNS labošanā un to lomā vēzī. Dabas apskats Vēzis.
2. Helikāze Izgūti no Nature.com.
3. Helikāze Izgūti no en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, L.P. Salas, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Durana (2011). Rothmund-Thompson sindroms (iedzimta atrofiska poikilodermija) grūtniecei. Ginekoloģijas un dzemdniecības klīnika un pētījumi.
5. K.D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). SF1 DNS helikāzes struktūra un mehānismi. Eksperimentālās medicīnas un bioloģijas attīstība.
6. Ziedu sindroms. Atgūts no medicina.ufm.edu.
7. M. Singletons, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Spirālveida un nukleīnskābes translokāžu struktūra un mehānisms. Gada pārskats par bioķīmiju.