Helicasa funktioner, strukturer og funktioner

den helicase henviser til en gruppe enzymer af den protein-hydrolytiske type, der er meget vigtige for alle levende organismer; de kaldes også motoriske proteiner. Disse bevæger sig gennem cellecytoplasmaet og omdanner kemisk energi til mekanisk arbejde ved hydrolyse af ATP.

Den vigtigste funktion er at bryde hydrogenbindingerne mellem nukleinsyrernes kvælstofbaserede baser og dermed tillade deres replikation. Det er vigtigt at understrege, at helikaser er praktisk taget allestedsnærværende, da de er til stede i virus, bakterier og i eukaryote organismer.

Det første af disse proteiner eller enzymer blev opdaget i 1976 i bakterien Escherichia coli; to år senere blev den første helikase opdaget i en eukaryot organisme i liljeplanter.

I øjeblikket er helikaseproteiner blevet karakteriseret i alle naturlige kongeriger, herunder vira, hvilket indebærer, at der er dannet en stor viden om disse hydrolytiske enzymer, deres funktioner i organismer og deres mekaniske rolle.

indeks

• 1 kendetegn
  • 1,1 DNA helicase
  • 1,2 helicase RNA
• 2 Taxonomi
  • 2.1 SF1
  • 2.2 SF2
  • 2.3 SF3
  • 2,4 SF4
  • 2,5 SF5
  • 2,6 SF6
• 3 struktur
• 4 funktioner
  • 4,1 DNA-helicase
  • 4.2 RNA helicase
• 5 Medicinsk betydning
  • 5.1 Werner syndrom
  • 5.2 Blodsyndrom
  • 5.3 Rothmund-Thomson syndrom
• 6 referencer

funktioner

Helicaser er biologiske eller naturlige makromolekyler, der fremskynder kemiske reaktioner (enzymer). De er primært karakteriseret ved at adskille kemiske komplekser af adenosintrifosfat (ATP) ved hydrolyse.

Disse enzymer bruger ATP til at binde og ombygge komplekser af deoxyribonukleinsyrer (DNA) og ribonukleinsyrer (RNA).

Der er mindst 2 typer helikaser: DNA og RNA.

DNA helikase

DNA-helicaser virker på DNA-replikation og karakteriseres ved at adskille DNA fra dobbelte tråde til enkelte tråde.

Helicase RNA

Disse enzymer virker i de metaboliske processer af ribonukleinsyre (RNA) og i multiplikationen, reproduktion eller ribosomal biogenese.

RNA-helicase er også nøglen i processen med pre-splicing messenger RNA (mRNA) og initiering af proteinsyntese efter transkription af DNA til RNA i cellekernen.

taksonomi

Disse enzymer kan differentieres i overensstemmelse med deres homologi i aminosyresekvensen af ​​det centrale aminosyre-domæne ATPase eller for delte sekvenseringsårsager. Ifølge klassificeringen grupperes disse i 6 superfamilier (SF 1-6):

SF1

Enzymerne af denne superfamilie har en polaritet af translokation 3'-5 'eller 5'-3' og udgør ikke ringformede strukturer.

SF2

Det er kendt som den største gruppe af helicaser og består hovedsageligt af RNA helicaser. De præsenterer en polaritet af translokation generelt på 3'-5 'med meget få undtagelser.

De har ni motiver (fra engelsk motiverne, som er oversat som "tilbagevendende elementer") af stærkt konserverede aminosyresekvenser og som SF1 ikke danner ringformede strukturer.

SF3

De er viruslignende helicaser og har en unik translokationspolaritet på 3'-5 '. De har kun fire højt konserverede sekvensmotiver og danner ringstrukturer eller ringe.

SF4

De blev for første gang beskrevet i bakterier og bakteriofager. De er en gruppe af replikerende eller replikative helicaser.

De har en unik translokationspolaritet på 5'-3 'og har fem højt konserverede sekvensmotiver. Disse helicaser karakteriseres, fordi de danner ringe.

SF5

De er proteiner af Rho-faktor typen. Helicaserne af SF5 superfamilien er karakteristiske for prokaryote organismer og er hexameriske afhængige af ATP. Det menes at de er nært beslægtede med SF4; De har også ring og ikke-ringformede former.

SF6

De er proteiner, der tilsyneladende er relateret til SF3-superfamilien; SF6 præsenterer imidlertid et domæne af ATPase proteiner associeret med forskellige cellulære aktiviteter (AAA proteiner), der ikke er til stede i SF3.

struktur

Strukturelt har alle helicaser højt konserverede sekvensmotiver i den forreste del af deres primære struktur. En del af molekylet har et bestemt aminosyrearrangement, der afhænger af den specifikke funktion af hver helicase.

De helikaser, der studeres mest strukturelt, er dem af SF1-superfamilien. Det er kendt, at disse proteiner er grupperet i 2 domæner, der ligner meget RecA multifunktionelle proteiner, og disse domæner danner en ATP-bindingslomme mellem dem.

De ikke-konserverede regioner kan præsentere specifikke domæner af typen af ​​DNA-genkendelse, cellulært lokaliseringsdomæne og protein-proteindomæne.

funktioner

DNA helikase

Funktionerne af disse proteiner afhænger af en vigtig række faktorer, blandt hvilke miljøbelastning, cellernes afstamning, den genetiske baggrund og cellecyklusfaserne skiller sig ud..

Det er kendt, at DNA-helicaser af SF1 opfylder specifikke funktioner i reparation, replikation, overførsel og rekombination af DNA.

Separate kæder af en dobbelt helix af DNA og deltager i vedligeholdelsen af ​​telomerer, i reparationer på grund af brud på den dobbelte streng og i eliminering af proteiner forbundet med nukleinsyrer.

Helicase RNA

Som tidligere nævnt er RNA-helicaser vitale i langt de fleste metaboliske processer af RNA, og det er også kendt, at disse proteiner er involveret i påvisningen af ​​viralt RNA.

Derudover virker de på det antivirale immunrespons, da de opdager udenlandske eller udenlandske RNA'er i kroppen (hos hvirveldyr).

Medicinsk betydning

Helicaser hjælper celler med at overvinde endogen og eksogen stress, undgå kromosomal ustabilitet og opretholde cellulær balance.

Fejl i dette system eller homeostatisk ligevægt er relateret til genetiske mutationer, der involverer gener, som koder for proteiner af helikase typen; Af den grund er de genstand for biomedicinske og genetiske undersøgelser.

Nedenfor vil vi nævne nogle af sygdommene relateret til mutationer i gener, som koder for DNA som helicase proteiner:

Werner syndrom

Det er en genetisk sygdom forårsaget af en mutation af et gen kaldet WRN, som koder for en helikase. Mutanthelicasen virker ikke korrekt og forårsager en række sygdomme, der sammen udgør Werners syndrom.

Hovedkarakteristika for dem, der lider af denne patologi, er deres for tidlig aldring. For at sygdommen skal manifestere, skal mutantgenet arves fra begge forældre; dets forekomst er meget lav, og der er ingen behandling for dens kur.

Bloom syndrom

Blodsyndrom er en genetisk sygdom forårsaget af mutationen af ​​et autosomalt gen kaldet BLM, som koder for et helicase protein. Det forekommer kun for enkeltpersoner homozygotiske for denne karakter (recessiv).

Hovedkarakteristika for denne sjældne sygdom er overfølsomhed overfor sollys, hvilket forårsager hudlæsioner af erythromatosus udslætstypen. Der er stadig ingen kur.

Rothmund-Thomson syndrom

Det er også kendt som medfødt atrofisk poikiloderma. Det er en patologi af genetisk oprindelse meget sjælden: til dato er der mindre end 300 tilfælde beskrevet over hele verden. 

Det skyldes en mutation af RECQ4 genet, et autosomalt gen med en recessiv manifestation, der er lokaliseret på kromosom 8.

Symptomer eller tilstande i dette syndrom omfatter juvenile katarakter, anomalier i skeletsystemet, depigmentering, kapillær dilatation og hudatrofi (poikiloderma). I nogle tilfælde kan hyperthyroidisme og mangel i testosteronproduktion forekomme.

referencer

1. R.M. Brosh (2013). DNA helikaser involveret i DNA reparation og deres roller i kræft. Natur Anmeldelser Kræft.
2. Helicase. Hentet fra nature.com.
3. Helicase. Hentet fra en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011). Rothmund-Thompson syndrom (medfødt atrofisk poikilodermi) hos en gravid kvinde. Klinik og forskning i gynækologi og obstetrik.
5. K. D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktur og mekanismer af SF1 DNA-helicaser. Fremskridt i eksperimentel medicin og biologi.
6. Bloom syndrom. Genoprettet fra medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Struktur og mekanisme for helical og nucleic acid translocases. Årlig gennemgang af biokemi.