Особенности, структуры и функции Helicasa

 хеликаза относится к группе ферментов протеиново-гидролитического типа, очень важных для всех живых организмов; они также называются моторными белками. Они движутся через цитоплазму клетки, превращая химическую энергию в механическую работу путем гидролиза АТФ.

Его наиболее важной функцией является разрыв водородных связей между азотистыми основаниями нуклеиновых кислот, что позволяет их репликации. Важно подчеркнуть, что геликазы практически повсеместны, поскольку они присутствуют в вирусах, бактериях и эукариотических организмах..

Первый из этих белков или ферментов был обнаружен в 1976 году в бактерии Кишечная палочка; два года спустя первая геликаза была обнаружена в эукариотическом организме, в растениях лилии.

В настоящее время белки геликазы были охарактеризованы во всех природных царствах, включая вирусы, что означает, что были получены обширные знания об этих гидролитических ферментах, их функциях в организмах и их механистической роли..

индекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 ДНК-геликаза
  • 1.2 геликаза РНК
• 2 Таксономия
  • 2.1 SF1
  • 2.2 SF2
  • 2,3 SF3
  • 2,4 SF4
  • 2,5 SF5
  • 2.6 SF6
• 3 Структура
• 4 функции
  • 4.1 ДНК геликаза
  • 4.2 РНК геликаза
• 5 Медицинское значение
  • 5.1 синдром Вернера
  • 5.2 Синдром Блума
  • 5.3 Синдром Ротмунда-Томсона
• 6 Ссылки

черты

Геликазы - это биологические или природные макромолекулы, которые ускоряют химические реакции (ферменты). Они характеризуются в основном разделением химических комплексов аденозинтрифосфата (АТФ) путем гидролиза..

Эти ферменты используют АТФ для связывания и ремоделирования комплексов дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и рибонуклеиновых кислот (РНК).

Существует как минимум 2 типа геликаз: ДНК и РНК.

ДНК геликаза

ДНК-геликазы действуют на репликацию ДНК и характеризуются разделением ДНК от двойных нитей на одинарные..

Геликазная РНК

Эти ферменты участвуют в метаболических процессах рибонуклеиновой кислоты (РНК) и в размножении, размножении или рибосомном биогенезе..

РНК-геликаза также играет ключевую роль в процессе предварительного сплайсинга РНК-мессенджера (мРНК) и инициации синтеза белка после транскрипции ДНК с РНК в ядре клетки..

таксономия

Эти ферменты могут быть дифференцированы в соответствии с их гомологией в аминокислотном секвенировании АТФазы центрального аминокислотного домена или по общим причинам секвенирования. Согласно классификации они сгруппированы в 6 суперсемейств (SF 1-6):

SF1

Ферменты этого суперсемейства имеют полярность транслокации 3'-5 'или 5'-3' и не образуют кольцевых структур.

SF2

Он известен как самая большая группа геликаз и состоит в основном из РНК геликаз. Они представляют полярность транслокации обычно 3'-5 'за очень немногими исключениями.

У них девять мотивов (с англ. мотивы, что переводится как «повторяющиеся элементы») высококонсервативных аминокислотных последовательностей и, подобно SF1, не образует кольцевых структур.

SF3

Они являются вирусоподобными геликазами и имеют уникальную транслокационную полярность 3'-5 '. Они имеют только четыре высоко консервативных последовательных мотива и образуют кольцевые структуры или кольца.

SF4

Они были впервые описаны у бактерий и бактериофагов. Они представляют собой группу реплицирующихся или репликативных геликаз.

Они имеют уникальную полярность транслокации 5'-3 'и имеют пять высоко консервативных мотивов последовательности. Эти геликазы характеризуются тем, что они образуют кольца.

SF5

Это белки типа Rho-фактора. Геликазы суперсемейства SF5 характерны для прокариотических организмов и гексамерно-зависимы от АТФ. Считается, что они тесно связаны с SF4; Они также имеют кольцевые и не кольцевые формы.

SF6

Это белки, по-видимому, связанные с суперсемейством SF3; однако SF6 представляет домен белков АТФазы, связанных с разнообразными клеточными активностями (белки ААА), которых нет в SF3.

структура

Конструктивно все геликазы имеют высоко консервативные мотивы последовательности в передней части своей первичной структуры. Часть молекулы имеет определенную аминокислотную структуру, которая зависит от конкретной функции каждой геликазы..

Геликазы, наиболее изученные в структурном отношении, относятся к суперсемейству SF1. Известно, что эти белки сгруппированы в 2 домена, очень похожих на многофункциональные белки RecA, и эти домены образуют АТФ-связывающий карман между ними.

Неконсервативные области могут представлять специфические домены типа распознавания ДНК, домена клеточной локализации и белок-белкового домена.

функции

ДНК геликаза

Функции этих белков зависят от важного разнообразия факторов, среди которых выделяются стресс окружающей среды, происхождение клеток, генетический фон и стадии клеточного цикла..

Известно, что ДНК-геликазы SF1 выполняют специфические функции в репарации, репликации, переносе и рекомбинации ДНК..

Отдельные цепи двойной спирали ДНК и участие в поддержании теломер, в ремонте из-за разрушения двойной цепи и в устранении белков, связанных с нуклеиновыми кислотами.

Геликазная РНК

Как упоминалось ранее, РНК-геликазы жизненно важны в подавляющем большинстве метаболических процессов РНК, и также известно, что эти белки участвуют в обнаружении вирусной РНК..

Кроме того, они действуют на противовирусный иммунный ответ, поскольку они обнаруживают чужеродные или чужеродные РНК в организме (у позвоночных)..

Медицинское значение

Геликазы помогают клеткам преодолеть эндогенный и экзогенный стресс, избегая хромосомной нестабильности и поддерживая клеточный баланс.

Нарушение этой системы или гомеостатическое равновесие связано с генетическими мутациями с участием генов, которые кодируют белки геликазного типа; по этой причине они являются предметом биомедицинских и генетических исследований.

Ниже мы упомянем некоторые заболевания, связанные с мутациями в генах, которые кодируют ДНК в виде белков геликазы:

Синдром Вернера

Это генетическое заболевание, вызванное мутацией гена WRN, который кодирует геликазу. Мутантная геликаза не действует правильно и вызывает ряд заболеваний, которые вместе составляют синдром Вернера.

Основной характеристикой тех, кто страдает от этой патологии, является их преждевременное старение. Для проявления болезни мутантный ген должен быть унаследован от обоих родителей; его заболеваемость очень низкая и лечения от его лечения не существует.

Синдром цветения

Синдром Блума - это генетическое заболевание, вызванное мутацией аутосомного гена, называемого BLM, который кодирует белок геликазы. Это происходит только для людей, гомозиготных по этому характеру (рецессивный).

Основной характеристикой этого редкого заболевания является гиперчувствительность к солнечному свету, которая вызывает поражения кожи по типу эритроматозных высыпаний. Там до сих пор нет лекарства.

Синдром Ротмунда-Томсона

Это также известно как врожденная атрофическая пойкилодерма. Это патология генетического происхождения очень редкая: на сегодняшний день в мире описано менее 300 случаев. 

Это вызвано мутацией гена RECQ4, аутосомного гена с рецессивным проявлением, который расположен на хромосоме 8.

Симптомы или состояния этого синдрома включают ювенильную катаракту, аномалии в скелетной системе, депигментацию, расширение капилляров и атрофию кожи (пойкилодерма). В некоторых случаях может возникнуть гипертиреоз и дефицит выработки тестостерона..

ссылки

1. Морская пехота Великобритании Брош (2013). ДНК-геликазы, участвующие в восстановлении ДНК, и их роль в раке. Природа Отзывы Рак.
2. Хеликазный. Получено с сайта Nature.com.
3. Хеликазный. Получено с en.wikipedia.org.
4. А. Хуарес, Л.П. Острова, А.М. Ривера, С.Е. Теллез, М.А. Duran (2011). Синдром Ротмунда-Томпсона (врожденная атрофическая пойкилодермия) у беременной женщины. Клиника и исследования в области гинекологии и акушерства.
5. K.D. Реней, А.К. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Структура и механизмы SF1 ДНК-геликаз. Достижения в области экспериментальной медицины и биологии.
6. Синдром Блума. Восстановлено от medicina.ufm.edu.
7. М. Синглтон, М.С. Dillingham, D.B. Уигли (2007). Структура и механизм транслоказ спиральной и нуклеиновой кислот. Ежегодный обзор биохимии.