Delen:
Helicasa-functies, -structuren en -functies
de helicase verwijst naar een groep enzymen van het proteïne-hydrolytische type die erg belangrijk zijn voor alle levende organismen; ze worden ook motorische eiwitten genoemd. Deze gaan door het celcytoplasma en zetten chemische energie om in mechanisch werk door hydrolyse van ATP.
De belangrijkste functie ervan is om de waterstofbruggen tussen de stikstofhoudende basen van de nucleïnezuren te verbreken, waardoor ze kunnen worden gerepliceerd. Het is belangrijk om te benadrukken dat helicasen praktisch alomtegenwoordig zijn, omdat ze aanwezig zijn in virussen, bacteriën en in eukaryote organismen.
De eerste van deze eiwitten of enzymen werd ontdekt in het jaar 1976 in de bacterie Escherichia coli; twee jaar later werd het eerste helicase ontdekt in een eukaryotisch organisme, in lelieplanten.
Momenteel zijn helicase-eiwitten gekarakteriseerd in alle natuurlijke rijken inclusief virussen, wat impliceert dat een enorme kennis over deze hydrolytische enzymen is gegenereerd, hun functies in organismen en hun mechanische rol..
index
- 1 Kenmerken
- 1.1 DNA-helicase
- 1,2 helicase RNA
- 2 Taxonomie
- 2.1 SF1
- 2.2 SF2
- 2.3 SF3
- 2,4 SF4
- 2,5 SF5
- 2.6 SF6
- 3 Structuur
- 4 functies
- 4.1 DNA-helicase
- 4.2 RNA-helicase
- 5 Medisch belang
- 5.1 Werner-syndroom
- 5.2 Bloedsyndroom
- 5.3 Rothmund-Thomson-syndroom
- 6 Referenties
features
Helicasen zijn biologische of natuurlijke macromoleculen die chemische reacties (enzymen) versnellen. Ze worden voornamelijk gekenmerkt door het scheiden van chemische complexen van adenosinetrifosfaat (ATP) door hydrolyse.
Deze enzymen gebruiken ATP om complexen van deoxyribonucleïnezuren (DNA) en ribonucleïnezuren (RNA) te binden en opnieuw te modelleren.
Er zijn minstens 2 soorten helicasen: DNA en RNA.
DNA-helicase
DNA-helices werken op DNA-replicatie en worden gekenmerkt door het scheiden van DNA van dubbele strengen in enkele strengen.
Helicase RNA
Deze enzymen werken in de metabole processen van ribonucleïnezuur (RNA) en in de vermenigvuldiging, reproductie of ribosomale biogenese.
RNA-helicase is ook de sleutel in het proces van pre-splitsing van messenger-RNA (mRNA) en de initiatie van eiwitsynthese, na transcriptie van DNA naar RNA in de celkern.
taxonomie
Deze enzymen kunnen worden gedifferentieerd volgens hun homologie in de aminozuursequentiebepaling van het centrale aminozuurdomein ATPase, of voor gedeelde sequentieredenen. Volgens de classificatie zijn deze gegroepeerd in 6 superfamilies (SF 1-6):
SF1
De enzymen van deze superfamilie hebben een polariteit van translocatie 3'-5 'of 5'-3' en vormen geen ringvormige structuren.
SF2
Het staat bekend als de grootste groep helicasen en bestaat voornamelijk uit RNA-helicasen. Ze presenteren een polariteit van translocatie in het algemeen van 3'-5 'met zeer weinig uitzonderingen.
Ze hebben negen motieven (uit het Engels motieven, die wordt vertaald als "terugkerende elementen") van sterk geconserveerde aminozuursequenties en, zoals SF1, geen ringvormige structuren vormen.
SF3
Het zijn virusachtige helicasen en hebben een unieke translocatiepolariteit van 3'-5 '. Ze hebben slechts vier sterk geconserveerde sequentiemotieven en vormen ringstructuren of ringen.
SF4
Ze werden voor het eerst beschreven in bacteriën en bacteriofagen. Ze zijn een groep replicerende of replicatieve helicasen.
Ze hebben een unieke translocatiepolariteit van 5'-3 'en hebben vijf sterk geconserveerde sequentiemotieven. Deze helicasen worden gekenmerkt omdat ze ringen vormen.
SF5
Het zijn eiwitten van het Rho-factortype. De helicasen van de SF5-superfamilie zijn kenmerkend voor prokaryote organismen en zijn hexamerisch afhankelijk van ATP. Er wordt gedacht dat ze nauw verwant zijn aan SF4; Ze hebben ook ring- en niet-ringvormige vormen.
SF6
Het zijn eiwitten die blijkbaar gerelateerd zijn aan de SF3-superfamilie; de SF6 presenteren echter een domein van ATPase-eiwitten geassocieerd met diverse cellulaire activiteiten (AAA-eiwitten) die niet aanwezig zijn in SF3.
structuur
Structureel hebben alle helicasen sterk geconserveerde sequentiemotieven in het voorste deel van hun primaire structuur. Een deel van het molecuul heeft een bepaalde aminozuurrangschikking die afhangt van de specifieke functie van elk helicase.
De helicasen die het meest structureel worden bestudeerd, zijn die van de SF1-superfamilie. Het is bekend dat deze eiwitten zijn gegroepeerd in 2 domeinen die erg lijken op de RecA multifunctionele eiwitten, en deze domeinen vormen een ATP-bindingsholte tussen hen.
De niet-geconserveerde regio's kunnen specifieke domeinen van het type DNA-herkenning, cellulair lokalisatiedomein en eiwit-eiwitdomein presenteren.
functies
DNA-helicase
De functies van deze eiwitten zijn afhankelijk van een groot aantal factoren, waaronder omgevingsstress, de afstamming van de cellen, de genetische achtergrond en de fasen van de celcyclus..
Het is bekend dat de DNA-helicasen van SF1 specifieke functies vervullen bij de reparatie, replicatie, overdracht en recombinatie van DNA.
Afzonderlijke ketens van een dubbele helix van DNA en deelnemen aan het onderhoud van telomeren, bij reparaties als gevolg van breuk van de dubbele streng en bij de eliminatie van eiwitten die zijn geassocieerd met nucleïnezuren.
Helicase RNA
Zoals eerder vermeld, zijn RNA-helicasen van vitaal belang in de overgrote meerderheid van de metabolische processen van RNA, en het is ook bekend dat deze eiwitten betrokken zijn bij de detectie van viraal RNA.
Bovendien werken ze op de antivirale immuunrespons, omdat ze vreemde of vreemde RNA's in het lichaam detecteren (in vertebraten).
Medisch belang
Helicasen helpen de cellen om endogene en exogene stress te overwinnen, chromosomale instabiliteit te voorkomen en de cellulaire balans te behouden.
Het falen van dit systeem of homeostatisch evenwicht houdt verband met genetische mutaties waarbij genen betrokken zijn die coderen voor eiwitten van het helicase-type; om deze reden zijn ze het onderwerp van biomedische en genetische studies.
Hieronder noemen we enkele van de ziekten die verband houden met mutaties in genen die coderen voor DNA als helicase-eiwitten:
Werner-syndroom
Het is een genetische ziekte veroorzaakt door een mutatie van een gen genaamd WRN, dat codeert voor een helicase. De mutante helicase werkt niet correct en veroorzaakt een reeks ziekten die samen het syndroom van Werner vormen.
Het belangrijkste kenmerk van diegenen die lijden aan deze pathologie is hun voortijdige veroudering. Om de ziekte te manifesteren, moet het mutant-gen van beide ouders worden geërfd; de incidentie is erg laag en er is geen behandeling voor de genezing.
Bloedsyndroom
Bloedsyndroom is een genetische ziekte veroorzaakt door de mutatie van een autosomaal gen genaamd BLM dat codeert voor een helicase-eiwit. Het gebeurt alleen voor individuen die homozygoot zijn voor dat personage (recessief).
Het belangrijkste kenmerk van deze zeldzame ziekte is overgevoeligheid voor zonlicht, dat huidlaesies van het type erythromatosus-uitslag veroorzaakt. Er is nog steeds geen remedie.
Rothmund-Thomson-syndroom
Het is ook bekend als aangeboren atrofische poikiloderma. Het is een pathologie van genetische oorsprong zeer zeldzaam: tot op heden zijn er wereldwijd minder dan 300 gevallen beschreven.
Het wordt veroorzaakt door een mutatie van het RECQ4-gen, een autosomaal gen met een recessieve manifestatie dat zich bevindt op chromosoom 8.
Symptomen of aandoeningen van dit syndroom zijn juveniele staar, anomalieën in het skelet, depigmentatie, capillaire dilatatie en huidatrofie (poikiloderma). In sommige gevallen kan hyperthyreoïdie en een tekort aan testosteronproductie optreden.
referenties
- R.M. Brosh (2013). DNA-helicasen die betrokken zijn bij DNA-herstel en hun rol bij kanker. Nature Reviews Kanker.
- Helicase. Opgehaald van nature.com.
- Helicase. Opgehaald van en.wikipedia.org.
- A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011). Rothmund-Thompson-syndroom (aangeboren atrofische poikilodermie) bij een zwangere vrouw. Clinic and Research in Gynaecology and Obstetrics.
- K. D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Structuur en mechanismen van SF1 DNA-helices. Vooruitgang in experimentele geneeskunde en biologie.
- Bloedsyndroom. Hersteld van medicina.ufm.edu.
- M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Structuur en mechanisme van helische en nucleïnezuur translocases. Jaaroverzicht van de biochemie.