Helicasa funksjoner, strukturer og funksjoner



den heli refererer til en gruppe enzymer av den proteisk hydrolytiske typen som er svært viktig for alle levende organismer; de kalles også motoriske proteiner. Disse beveger seg gjennom cellenes cytoplasma, og omdanner kjemisk energi til mekanisk arbeid ved hydrolyse av ATP.

Den viktigste funksjonen er å bryte hydrogenbindingene mellom nitrogen-basene av nukleinsyrene, slik at de muliggjør replikasjon. Det er viktig å understreke at helikaser er praktisk talt allestedsnærværende, siden de er tilstede i virus, bakterier og i eukaryote organismer.

Den første av disse proteinene eller enzymer ble oppdaget i 1976 i bakterien Escherichia coli; to år senere ble den første helikasen oppdaget i en eukaryotisk organisme, i liljeplanter.

Foreløpig har helikaseproteiner blitt karakterisert i alle naturlige kongerier, inkludert virus, noe som innebærer at stor kunnskap om disse hydrolytiske enzymer har blitt generert, deres funksjoner i organismer og deres mekaniske rolle.

index

  • 1 Egenskaper
    • 1,1 DNA helikase
    • 1,2 helikase RNA
  • 2 Taksonomi
    • 2.1 SF1
    • 2.2 SF2
    • 2.3 SF3
    • 2,4 SF4
    • 2,5 SF5
    • 2.6 SF6
  • 3 Struktur
  • 4 funksjoner
    • 4,1 DNA-helikase
    • 4,2 RNA helikase
  • 5 medisinsk betydning
    • 5.1 Werner syndrom
    • 5.2 Blodsyndrom
    • 5.3 Rothmund-Thomson syndrom
  • 6 Referanser

funksjoner

Helikaser er biologiske eller naturlige makromolekyler som akselererer kjemiske reaksjoner (enzymer). De karakteriseres hovedsakelig ved å separere kjemiske komplekser av adenosintrifosfat (ATP) ved hydrolyse.

Disse enzymer bruker ATP til å binde og ombygge komplekser av deoksyribonukleinsyrer (DNA) og ribonukleinsyrer (RNA).

Det er minst 2 typer helikaser: DNA og RNA.

DNA helikase

DNA-helikaser virker på DNA-replikasjon og kjennetegnes ved å separere DNA fra dobbelstrenger til enkeltstrenger.

Helikase RNA

Disse enzymene virker i metabolske prosesser av ribonukleinsyre (RNA) og i multiplikasjon, reproduksjon eller ribosomal biogenese.

RNA helikase er også nøkkelen i prosessen med pre-splitsing messenger RNA (mRNA) og initiering av proteinsyntese, etter transkripsjon av DNA til RNA i cellekjernen.

taksonomi

Disse enzymene kan differensieres i henhold til deres homologi i aminosyresekvensen av det sentrale aminosyre-domene ATPase, eller for delte sekvenseringsårsaker. I følge klassifiseringen grupperes disse i 6 superfamilier (SF 1-6):

SF1

Enzymer av denne superfamilien har en polaritet av translokasjon 3'-5 'eller 5'-3' og danner ikke ringformede strukturer.

SF2

Det er kjent som den største gruppen av helikaser og består hovedsakelig av RNA helikaser. De presenterer en polaritet for translokasjon generelt på 3'-5 'med svært få unntak.

De har ni motiver (fra engelsk motiver, som er oversatt som "tilbakevendende elementer") av sterkt konserverte aminosyresekvenser og, som SF1, danner ikke ringformede strukturer.

SF3

De er viruslignende helikaser og har en unik translokasjonspolaritet på 3'-5 '. De har bare fire svært konserverte sekvensmotiver og danner ringstrukturer eller ringer.

SF4

De ble beskrevet for første gang i bakterier og bakteriofager. De er en gruppe av replikerende eller replikative helikaser.

De har en unik translokasjonspolaritet på 5'-3 ', og har fem svært konserverte sekvensmotiver. Disse helikasene karakteriseres fordi de danner ringer.

SF5

De er proteiner av Rho-faktortypen. Helikasene av SF5 superfamilien er karakteristiske for prokaryote organismer og er heksamerisk avhengig av ATP. Det antas at de er nært beslektet med SF4; De har også ring og ikke-ringformede former.

SF6

De er proteiner som tilsynelatende er relatert til SF3-superfamilien; SF6 presenterer imidlertid et domene av ATPase-proteiner assosiert med forskjellige cellulære aktiviteter (AAA-proteiner) ikke tilstede i SF3.

struktur

Strukturelt har alle helikaser høyt konserverte sekvensmotiver i den fremre del av deres primære struktur. En del av molekylet har et spesielt aminosyrearrangement som avhenger av den spesifikke funksjonen til hver helikase.

Helikasene som studeres mest strukturelt, er de av SF1-superfamilien. Det er kjent at disse proteinene er gruppert i 2 domener som ligner på RecA multifunksjonelle proteiner, og disse domenene danner en ATP-bindingslomme mellom dem.

De ikke-konserverte områdene kan presentere spesifikke domener av typen DNA-gjenkjenning, cellulært lokaliseringsdomene og protein-protein-domene.

funksjoner

DNA helikase

Funksjonene til disse proteinene er avhengige av et viktig utvalg av faktorer, blant annet miljøspenning, cellens avstand, den genetiske bakgrunnen og cellesyklusfasene skiller seg ut..

Det er kjent at DNA-helikaser av SF1 oppfyller spesifikke funksjoner i reparasjon, replikasjon, overføring og rekombination av DNA.

Separate kjeder av en dobbelt helix av DNA og delta i vedlikehold av telomerer, i reparasjoner på grunn av brudd på dobbeltstrengen og ved eliminering av proteiner assosiert med nukleinsyrer.

Helikase RNA

Som tidligere nevnt er RNA-helikaser avgjørende for det store flertallet av metabolske prosesser av RNA, og det er også kjent at disse proteinene er involvert i påvisning av viralt RNA.

I tillegg handler de om antiviral immunrespons, da de oppdager utenlandske eller utenlandske RNA i kroppen (hos vertebrater).

Medisinsk betydning

Helikaser hjelper celler med å overvinne endogen og eksogen stress, unngå kromosomal ustabilitet og opprettholde mobil balanse.

Feilingen av dette systemet eller homøostatisk likevekt er relatert til genetiske mutasjoner som involverer gener som koder for proteiner av helikase-typen; Av denne grunn er de gjenstand for biomedisinske og genetiske studier.

Nedenfor vil vi nevne noen av sykdommene knyttet til mutasjoner i gener som koder DNA som helikase proteiner:

Werner syndrom

Det er en genetisk sykdom forårsaket av en mutasjon av et gen som heter WRN, som koder for en helikase. Mutanthelikasen virker ikke riktig og forårsaker en rekke sykdommer som sammen utgjør Werners syndrom.

Hovedkarakteristikken til dem som lider av denne patologien er deres for tidlig aldring. For at sykdommen skal manifestere, må mutantgenet arves fra begge foreldrene; dets forekomst er svært lav og det er ingen behandling for sin kur.

Bloom syndrom

Blodsyndrom er en genetisk sykdom forårsaket av mutasjonen av et autosomalt gen kalt BLM som koder for et helikaseprotein. Det forekommer bare for enkeltpersoner homozygot for den karakteren (recessiv).

Hovedkarakteristikken for denne sjeldne sykdommen er overfølsomhet over for sollys, noe som forårsaker hudlesjoner av erythromatosus utslett. Det er fortsatt ingen kur.

Rothmund-Thomson syndrom

Det er også kjent som medfødt atrofisk poikiloderma. Det er en patologi av genetisk opprinnelse svært sjelden: til dags er det mindre enn 300 tilfeller som er beskrevet over hele verden. 

Det er forårsaket av en mutasjon av RECQ4-genet, et autosomalt gen med en recessiv manifestasjon som ligger på kromosom 8.

Symptomer eller tilstander i dette syndromet omfatter juvenile katarakt, anomalier i skjelettsystemet, depigmentering, kapillær dilatasjon og hudatrofi (poikiloderma). I noen tilfeller kan hypertyreose og mangel i testosteronproduksjon oppstå.

referanser

  1. R.M. Brosh (2013). DNA-helikaser involvert i DNA-reparasjon og deres roller i kreft. Naturanmeldelser Kreft.
  2. Heli. Hentet fra nature.com.
  3. Heli. 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 kvinne. Klinikk og forskning i gynekologi og obstetrik.
  5. K.D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktur og mekanismer av SF1 DNA helikaser. Fremskritt i eksperimentell medisin og biologi.
  6. Bloom syndrom. Gjenopprettet fra medicina.ufm.edu.
  7. M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Struktur og mekanisme av helical og nucleic acid translocases. Årlig gjennomgang av biokjemi.