„Helicasa“: savybės, struktūros ir funkcijos

Helikazė reiškia proteo-hidrolizės tipo fermentų grupę, kuri yra labai svarbi visiems gyviems organizmams; jie taip pat vadinami motoriniais proteinais. Jie juda per ląstelių citoplazmą, konvertuodami cheminę energiją į mechaninį darbą hidrolizuojant ATP.

Svarbiausia jo funkcija yra nutraukti vandenilio jungtis tarp nukleorūgščių azoto bazių, tokiu būdu sudarant sąlygas jų replikacijai. Svarbu pabrėžti, kad sraigės yra praktiškai visur, nes jos yra virusuose, bakterijose ir eukariotiniuose organizmuose.

Pirmasis iš šių baltymų arba fermentų buvo aptiktas 1976 m. Bakterijoje Escherichia coli ; Po dvejų metų pirmoji helikazė buvo aptikta eukariotiniame organizme, lelija.

Šiuo metu helikazės baltymai apibūdinami visose natūraliose karalystėse, įskaitant virusus, o tai reiškia, kad buvo sukurta daug žinių apie šiuos hidrolizinius fermentus, jų funkcijos organizmuose ir jų mechaninis vaidmuo.

Savybės

Helikazės yra biologinės arba natūralios makromolekulės, kurios pagreitina chemines reakcijas (fermentus). Joms būdinga daugiausia adenozino trifosfato (ATP) cheminių kompleksų atskyrimas hidrolizės būdu.

Šie fermentai naudoja ATP, kad surištų ir rekonstruotų dezoksiribonukleino rūgščių (DNR) ir ribonukleino rūgščių (RNR) kompleksus.

Yra mažiausiai dviejų tipų helikazės: DNR ir RNR.

DNR helikazė

DNR helikazės veikia DNR replikacijai ir pasižymi DNR atskyrimu nuo dvigubų sruogų į atskiras sruogas.

Helikazės RNR

Šie fermentai veikia ribonukleino rūgšties (RNR) metabolinius procesus ir dauginimosi, reprodukcijos ar ribosominės biogenezės procesus.

RNR helikazė taip pat yra svarbi iš anksto splazuojant pasiuntinio RNR (mRNR) ir baltymų sintezės inicijavimą po DNR transkripcijos į RNR ląstelių branduolyje.

Taksonomija

Šie fermentai gali būti diferencijuojami pagal jų homologiją centrinės aminorūgšties domeno ATPazės aminorūgščių sekvenavime arba dėl bendrų sekos nustatymo priežasčių. Pagal klasifikaciją jie suskirstyti į 6 superfamilijas (SF 1-6):

SF1

Šio šeimininko fermentai turi translokacijos 3'-5 'arba 5'-3' poliškumą ir nesukuria žiedinių struktūrų.

SF2

Tai žinoma kaip didžiausia sraigtų grupių grupė ir ją sudaro daugiausia RNR helikazės. Jie turi perkėlimo poliškumą, kuris paprastai yra 3'-5 'su labai mažomis išimtimis.

Jie turi devynis motyvus (angliškų motyvų, kurie verčia kaip "pasikartojančius elementus") iš labai konservuotų aminorūgščių sekų ir, kaip ir SF1, nesukuria žiedinių struktūrų.

SF3

Jie yra panašūs į virusus ir turi unikalų 3'-5 'perskirstymo poliškumą. Jie turi tik keturis labai konservuotus sekos motyvus ir sudaro žiedines struktūras arba žiedus.

SF4

Jie pirmą kartą buvo aprašyti bakterijose ir bakteriofaguose. Jie yra replikuojančių arba replikuojančių helikazių grupė.

Jie turi unikalų 5'-3 'transliacijos poliškumą ir turi penkis labai konservuotus sekos motyvus. Šios helikazės yra būdingos, nes jos sudaro žiedus.

SF5

Jie yra Rho faktoriaus tipo baltymai. SF5 superparlamento helikazės būdingos prokariotiniams organizmams ir yra priklausomos nuo heksamerinio ATP. Manoma, kad jie yra glaudžiai susiję su SF4; be to, jos pateikia žiedines, o ne žiedines formas.

SF6

Jie yra baltymai, akivaizdžiai susiję su SF3 šeimininku; tačiau SF6 yra ATPazės baltymų domenas, susijęs su įvairiais ląstelių aktyvumais (AAA baltymai), kurių nėra SF3.

Struktūra

Struktūriškai visos helikazės turi labai konservuotus sekos motyvus pirminės struktūros priekinėje dalyje. Dalis molekulės turi tam tikrą aminorūgščių išdėstymą, kuris priklauso nuo kiekvienos helikazės specifinės funkcijos.

Struktūriniu požiūriu labiausiai tiriamos helikazės yra SF1 šeimininkės. Yra žinoma, kad šie baltymai yra suskirstyti į 2 domenus, labai panašius į RecA daugiafunkcinius baltymus, ir šie domenai sudaro ATP surišimo kišenę tarp jų.

Ne konservuoti regionai gali turėti specifinius DNR atpažinimo tipo, ląstelių lokalizacijos domeno ir baltymų-baltymų domeno domenus.

Funkcijos

DNR helikazė

Šių baltymų funkcijos priklauso nuo daugelio veiksnių, tarp kurių išsiskiria aplinkos stresas, ląstelių linija, genetinis fonas ir ląstelių ciklo etapai.

Yra žinoma, kad SF1 DNR helikazės atlieka specifines funkcijas, susijusias su DNR taisymu, replikacija, perdavimu ir rekombinacija.

Jie atskiria dvigubo DNR spiralės grandines ir dalyvauja prižiūrint telómerus, taisydami dvigubo sriegio lūžimą ir pašalindami baltymus, susijusius su nukleorūgštimis.

Helikazės RNR

Kaip jau minėta, RNR helikazės yra gyvybiškai svarbios daugumai RNR metabolinių procesų, ir taip pat yra žinoma, kad šie baltymai dalyvauja virusinės RNR aptikime.

Be to, jie veikia antivirusinį imuninį atsaką, nes jie aptinka pašalinę RNR arba svetimą organizmui (stuburiniams gyvūnams).

Medicininė svarba

Helikazės padeda ląstelėms įveikti endogeninį ir eksogeninį stresą, išvengiant chromosomų nestabilumo ir palaikant ląstelių pusiausvyrą.

Šios sistemos arba homeostatinės pusiausvyros gedimas yra susijęs su genetinėmis mutacijomis, susijusiomis su genais, kurie koduoja helikazės tipo baltymus; dėl šios priežasties jie yra biomedicinos ir genetinių tyrimų objektas.

Toliau paminėtume kai kurias ligas, susijusias su mutacijomis genuose, kurie koduoja DNR kaip helikazės tipo baltymus:

Wernerio sindromas

Tai genetinė liga, kurią sukelia geno, vadinamo WRN, kuris koduoja helikazę, mutacija. Mutantinė helikazė neveikia tinkamai ir sukelia daugybę ligų, kurios kartu sudaro Wernerio sindromą.

Pagrindinė tų patologijų patiriančių asmenų savybė yra jų ankstyvas senėjimas. Kad liga pasireikštų, mutantas turi būti paveldėtas iš abiejų tėvų; Jo pasireiškimo dažnis yra labai mažas, todėl jo gydymas nėra veiksmingas.

Bloom sindromas

Žydėjimo sindromas yra genetinė liga, kurią sukelia autosominio geno, vadinamo BLM, mutacija, koduojanti helikazės baltymą. Jis pasireiškia tik tiems asmenims, kurie yra homozigotiniai šiam charakteriui (recesyviniai).

Pagrindinė šios retos ligos ypatybė yra padidėjęs jautrumas saulės spinduliams, kuris sukelia erithromatosus bėrimo tipo odos pažeidimus. Dar nėra išgydyti.

Rothmund-Thomson sindromas

Jis taip pat žinomas kaip įgimta atrofinė poikiloderma. Tai labai reti genetinės kilmės patologija: iki šiol visame pasaulyje yra mažiau nei 300 atvejų.

Tai sukelia RECQ4 geno mutacija, autosominis genas su recesyviniu pasireiškimu, kuris yra 8 chromosomoje.

Šio sindromo simptomai arba būklė yra jauniklių katarakta, skeleto sistemos anomalijos, depigmentacija, kapiliarinės dilatacijos ir odos atrofija (poikiloderma). Kai kuriais atvejais gali pasireikšti hipertirozė ir testosterono gamybos trūkumas.