Χαρακτηριστικά, δομές και λειτουργίες Helicasa

Το ελικάση αναφέρεται σε μια ομάδα ενζύμων του πρωτεϊνο-υδρολυτικού τύπου πολύ σημαντική για όλους τους ζώντες οργανισμούς. ονομάζονται επίσης πρωτεΐνες μοτοσικλέτας. Αυτά κινούνται μέσω του κυτταροπλάσματος κυττάρων, μετατρέποντας τη χημική ενέργεια σε μηχανική εργασία με υδρόλυση του ΑΤΡ.

Η πιο σημαντική λειτουργία του είναι η διάσπαση των δεσμών υδρογόνου μεταξύ των αζωτούχων βάσεων των νουκλεϊνικών οξέων, επιτρέποντας έτσι την αντιγραφή τους. Είναι σημαντικό να υπογραμμιστεί ότι οι ελικάσες είναι πρακτικά πανταχού παρούσες, καθώς υπάρχουν σε ιούς, βακτήρια και σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς.

Η πρώτη από αυτές τις πρωτεΐνες ή ένζυμα ανακαλύφθηκε το έτος 1976 στο βακτήριο Escherichia coli? δύο χρόνια αργότερα η πρώτη ελικάση ανακαλύφθηκε σε ευκαρυωτικό οργανισμό, σε φυτά κρίνος.

Επί του παρόντος έχουν χαρακτηριστεί ελικάσες πρωτεϊνών σε όλα τα φυσικά βασίλεια, συμπεριλαμβανομένων των ιών, που σημαίνει ότι έχει δημιουργήσει μια τεράστια γνώση αυτών των υδρολυτικών ενζύμων, των λειτουργιών στους οργανισμούς και μηχανιστική ο ρόλος τους.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
  • 1.1 ελικάση DNA
  • 1.2 RNA ελικάσης
• 2 Ταξινόμηση
  • 2.1 SF1
  • 2.2 SF2
  • 2.3 SF3
  • 2.4 SF4
  • 2.5 SF5
  • 2.6 SF6
• 3 Δομή
• 4 Λειτουργίες
  • 4.1 Ελικάση DNA
  • 4.2 Ελικάση RNA
• 5 Ιατρική σημασία
  • 5.1 Σύνδρομο Werner
  • 5.2 Σύνδρομο Bloom
  • 5.3 Σύνδρομο Rothmund-Thomson
• 6 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Οι ελίκες είναι βιολογικά ή φυσικά μακρομόρια που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις (ένζυμα). Χαρακτηρίζονται κυρίως με διαχωρισμό χημικών συμπλοκών τριφωσφορικής αδενοσίνης (ΑΤΡ) με υδρόλυση.

Αυτά τα ένζυμα χρησιμοποιούν ΑΤΡ για να δεσμεύσουν και να αναδιαμορφώσουν σύμπλοκα δεοξυριβονουκλεϊκών οξέων (DNA) και ριβονουκλεϊνικών οξέων (RNA).

Υπάρχουν τουλάχιστον 2 τύποι ελικάσης: το DNA και το RNA.

Ελικάση DNA

Οι ελικάσες DNA δρουν στην αντιγραφή του DNA και χαρακτηρίζονται από το διαχωρισμό του ϋΝΑ από τους διπλούς κλώνους σε μονές αλυσίδες.

Helicase RNA

Αυτά τα ένζυμα δρουν επί των μεταβολικών διεργασιών του ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA) και πολλαπλασιασμό, αναπαραγωγή ή ριβοσωμικό βιογένεση.

RNA ελικάση είναι επίσης κλειδί στη διεργασία προηγούμενης ματίσματος του αγγελιαφόρου RNA (mRNA) και την έναρξη της πρωτεϊνικής σύνθεσης, μετά τη μεταγραφή του DNA σε RNA στον πυρήνα των κυττάρων.

Ταξινόμηση

Αυτά τα ένζυμα μπορούν να διαφοροποιηθούν ανάλογα με την ομολογία τους σε αλληλούχιση αμινοξέων του ΑΤΡάσης πυρήνα τομέα αμινοξέων, ή για λόγους κοινόχρηστο αλληλούχισης. Σύμφωνα με την ταξινόμηση, αυτές ομαδοποιούνται σε 6 υπεραμφιλίες (SF 1-6):

SF1

Τα ένζυμα αυτής της υπεροικογένειας έχουν πολικότητα της μετατόπισης 3'-5 'ή 5'-3' και δεν σχηματίζουν δακτυλιοειδείς δομές.

SF2

Είναι γνωστή ως η μεγαλύτερη ομάδα ελικάσεων και αποτελείται κυρίως από ελικάσες RNA. Παρουσιάζουν μια πολικότητα μετατόπισης γενικά 3'-5 'με πολύ λίγες εξαιρέσεις.

Έχουν εννέα κίνητρα (από τα αγγλικά μοτίβα, η οποία μεταφράζεται ως "επαναλαμβανόμενα στοιχεία") αλληλουχιών υψηλά συντηρημένων αμινοξέων και, όπως το SF1, δεν σχηματίζουν δακτυλιοειδείς δομές.

SF3

Είναι ελικάσες τύπου ιού και έχουν μοναδική πολικότητα μετατόπισης 3'-5 '. Έχουν μόνο τέσσερα πολύ διατηρημένα μοτίβα αλληλουχίας και σχηματίζουν δακτυλιοειδείς δομές ή δακτυλίους.

SF4

Περιγράφηκαν για πρώτη φορά σε βακτήρια και βακτηριοφάγους. Είναι μια ομάδα επαναληπτικών ή αντιγραφόμενων ελικασών.

Έχουν μια μοναδική πολικότητα μετατόπισης 5'-3 'και έχουν πέντε πολύ διατηρημένα μοτίβα αλληλουχίας. Αυτές οι ελικάσες χαρακτηρίζονται επειδή σχηματίζουν δακτυλίους.

SF5

Είναι πρωτεΐνες τύπου Rho. Οι ελικάσες της υπεροικογένειας SF5 είναι χαρακτηριστικές των προκαρυωτικών οργανισμών και είναι εξαμερείς εξαρτώμενες από την ΑΤΡ. Θεωρείται ότι σχετίζονται στενά με το SF4. Έχουν επίσης δακτυλιοειδή και μη δακτυλιοειδή σχήματα.

SF6

Είναι πρωτεΐνες προφανώς συναφείς με την υπεροικογένεια SF3. Ωστόσο, το SF6 παρουσιάζει ένα πεδίο πρωτεϊνών ΑΤΡάσης που συνδυάζεται με ποικίλες κυτταρικές δραστηριότητες (πρωτεΐνες ΑΑΑ) που δεν υπάρχουν στο SF3.

Δομή

Δομικά, όλες οι ελικάσες έχουν εξαιρετικά διατηρημένα μοτίβα αλληλουχίας στο πρόσθιο τμήμα της αρχικής δομής τους. Ένα τμήμα του μορίου έχει μια συγκεκριμένη διάταξη αμινοξέων που εξαρτάται από την ειδική λειτουργία κάθε ελικάσης.

Οι ελικάσες που μελετήθηκαν δομικά είναι αυτές της υπεροικογένειας SF1. Είναι γνωστό ότι αυτές οι πρωτεΐνες ομαδοποιούνται σε δύο περιοχές πολύ παρόμοια με πολυλειτουργικές πρωτεΐνες RecA, και αυτές οι περιοχές σχηματίζουν ένα δεσμευτικό ΑΤΡ θύλακα συμπεριλαμβανομένων.

Οι μη συντηρημένες περιοχές μπορούν να παρουσιάζουν συγκεκριμένους τομείς του τύπου αναγνώρισης DNA, τομέα κυτταρικού εντοπισμού και περιοχή πρωτεΐνης-πρωτεΐνης.

Λειτουργίες

Ελικάση DNA

Οι λειτουργίες αυτών των πρωτεϊνών εξαρτώνται από μια σημαντική ποικιλία παραγόντων, μεταξύ των οποίων ξεχωρίζουν το περιβαλλοντικό στρες, η γενεαλογία των κυττάρων, το γενετικό υπόβαθρο και τα στάδια του κυτταρικού κύκλου..

Είναι γνωστό ότι οι ελικάσες ϋΝΑ του SF1 εκπληρούν ειδικές λειτουργίες στην επιδιόρθωση, αντιγραφή, μεταφορά και ανασυνδυασμό DNA.

Ξεχωριστή κλώνων ενός διπλής έλικας του DNA και εμπλέκονται στην συντήρηση του τελομερούς, επισκευές κάνοντας διπλό κλώνο θραύση και απομάκρυνση των πρωτεϊνών που συνδέονται νουκλεϊκά οξέα.

Helicase RNA

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι ελικάσες RNA είναι ζωτικής σημασίας στις περισσότερες από τις μεταβολικές διαδικασίες του RNA, και είναι επίσης γνωστό ότι αυτές οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην ανίχνευση του RNA του ιού.

Επιπλέον, δρουν στην ανοσολογική αντίδραση κατά του ιού, καθώς ανιχνεύουν ξένα ή ξένα RNA στο σώμα (σε σπονδυλωτά).

Ιατρική σημασία

Οι έλικες βοηθούν τα κύτταρα να ξεπεράσουν το ενδογενές και εξωγενές στρες, αποφεύγοντας την αστάθεια των χρωμοσωμάτων και διατηρώντας την κυτταρική ισορροπία.

Η αποτυχία αυτού του συστήματος ή η ομοιοστατική ισορροπία σχετίζεται με γενετικές μεταλλάξεις που περιλαμβάνουν γονίδια που κωδικοποιούν πρωτεΐνες τύπου ελικάσης. για το λόγο αυτό αποτελούν το αντικείμενο βιοϊατρικών και γενετικών μελετών.

Παρακάτω θα αναφέρουμε μερικές από τις ασθένειες που σχετίζονται με μεταλλάξεις στα γονίδια που κωδικοποιούν το DNA ως πρωτεΐνες ελικάσης:

Σύνδρομο Werner

Είναι μια γενετική ασθένεια που προκαλείται από μια μετάλλαξη ενός γονιδίου που ονομάζεται WRN, το οποίο κωδικοποιεί μια ελικάση. Η μεταλλακτική έλικα δεν δρα σωστά και προκαλεί μια σειρά ασθενειών που μαζί συνθέτουν το σύνδρομο του Werner.

Το κύριο χαρακτηριστικό αυτών που πάσχουν από αυτή την παθολογία είναι η πρόωρη γήρανση τους. Για να εκδηλωθεί η ασθένεια, το μεταλλαγμένο γονίδιο πρέπει να κληρονομηθεί και από τους δύο γονείς. η επίπτωσή του είναι πολύ χαμηλή και δεν υπάρχει θεραπεία για τη θεραπεία του.

Σύνδρομο Bloom

Το σύνδρομο Bloom είναι μια γενετική ασθένεια που προκαλείται από τη μετάλλαξη ενός αυτοσωμικού γονιδίου που ονομάζεται BLM που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη ελικάσης. Εμφανίζεται μόνο για άτομα ομόζυγα για αυτόν τον χαρακτήρα (υπολειπόμενα).

Το κύριο χαρακτηριστικό αυτής της σπάνιας νόσου είναι η υπερευαισθησία στο ηλιακό φως, η οποία προκαλεί δερματικές αλλοιώσεις του τύπου εξανθήματος ερυθρομάτου. Δεν υπάρχει ακόμα θεραπεία.

Σύνδρομο Rothmund-Thomson

Είναι επίσης γνωστό ως συγγενές ατροφικό poikiloderma. Είναι μια παθολογία γενετικής προέλευσης πολύ σπάνια: μέχρι σήμερα υπάρχουν λιγότερες από 300 περιγραφές παγκοσμίως. 

Προκαλείται από μια μετάλλαξη του γονιδίου RECQ4, ενός αυτοσωμικού γονιδίου με υπολειπόμενη εκδήλωση που βρίσκεται στο χρωμόσωμα 8.

Τα συμπτώματα ή τις συνθήκες αυτού του συνδρόμου περιλαμβάνουν νεανική καταρράκτη, ανώμαλη σκελετικό σύστημα, αποχρωματισμός, τριχοειδή διαστολές και ατροφία δέρματος (ποικιλόδερμα). Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να εμφανιστεί υπερθυρεοειδισμός και ανεπάρκεια στην παραγωγή τεστοστερόνης.

Αναφορές

1. R.M. Brosh (2013). Οι ελικάσες ϋΝΑ που εμπλέκονται στην αποκατάσταση του DNA και οι ρόλοι τους στον καρκίνο. Φύση Κριτικές Καρκίνος.
2. Helicase Ανακτήθηκε από το nature.com.
3. Helicase Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org.
4. Α. Juárez, L.P. Islands, Α.Μ. Rivera, S.E. Tellez, Μ.Α. Duran (2011). Σύνδρομο Rothmund-Thompson (συγγενής ατροφική poikilodermia) σε έγκυο γυναίκα. Κλινική και Έρευνα στη Γυναικολογία και Μαιευτική.
5. K.D. Raney, Α.Κ. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Δομή και μηχανισμοί των ελικοειδών DNA SF1. Προκαταβολές στην πειραματική ιατρική και τη βιολογία.
6. Σύνδρομο Bloom. Ανάκτηση από το ιατρείο.ufm.edu.
7. Μ. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Δομή και μηχανισμός των μεταλλάξεων ελικοειδούς και νουκλεϊκού οξέος. Ετήσια επισκόπηση της βιοχημείας.