Exonuklease -Eigenschaften, Struktur und Funktionen

Der Exonukleas Sie sind eine Art von Nukleas, die Nukleinsäuren durch eines ihrer freien Enden verdauen - entweder 3 'oder 5'. Das Ergebnis ist eine fortschreitende Verdauung von genetischen Material. Das Gegenstück zu diesen Enzymen sind Endonukleasen, die Nukleinsäuren in inneren Schnitten der Kette hydrolysieren.

Diese Enzyme wirken durch die Hydrolyse der Phosphodiéster -Bindungen der Nukleotidkette. Sie nehmen an der Aufrechterhaltung der Genomstabilität und an verschiedenen Aspekten des Zellstoffwechsels teil.

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Insbesondere in Prokaryot- und eukaryotischen Linien finden wir verschiedene Arten von Exonukleasen, die an der Replikation und Reparatur von DNA sowie an der Reifung und dem Abbau von RNA beteiligt sind.

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Eigenschaften

Die Exonukleasen sind eine Art von Nukleas, die die Phosphodiéster -Bindungen der Nukleinsäureketten durch eines seiner Enden, entweder der 3 'oder 5', progressiv hydrolysieren.

Eine Phosphodiéster -Bindung wird durch den kovalenten Übergang zwischen einer Hydroxylgruppe in Kohlenstoff 3 'und einer Phosphatgruppe in Carbon 5' gebildet. Die Vereinigung zwischen beiden chemischen Gruppen führt zu einer Doppelbindung des Estertyps. Die Funktion der Exonukleasen - und der Nukleas im Allgemeinen - besteht darin, diese chemischen Verbindungen zu brechen.

Es gibt eine Vielzahl von Exonukleasen. Diese Enzyme können je nach Art der Nuklease DNA oder RNA als Substrat verwenden. In ähnlicher Weise kann das Molekül einfach oder doppelt sein.

Funktionen

Einer der kritischen Aspekte, um das Leben eines Organismus unter optimalen Bedingungen zu halten, ist die Stabilität des Genoms. Glücklicherweise verfügt das genetische Material über eine Reihe sehr wirksamer Mechanismen, die seine Reparatur ermöglichen, wenn sie betroffen sind.

Diese Mechanismen erfordern den kontrollierten Abbau von Phosphodiéster -Bindungen, und wie wir bereits erwähnt haben, sind Nukleas die Enzyme, die diese lebenswichtige Funktion erfüllen.

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Die Polymerasen sind Enzyme, die sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten vorhanden sind, die an der Synthese von Nukleinsäuren beteiligt sind. In Bakterien wurden drei Arten charakterisiert und in Eukaryoten fünf. In diesen Enzymen ist die Aktivität von Exonukleasen erforderlich, um ihre Funktionen zu erfüllen. Als nächstes werden wir sehen, wie sie es machen.

Exonukleaseaktivität in Bakterien

In Bakterien weisen die drei Polymerase eine Exonuklease -Aktivität auf. Polymerase I hat Aktivität in zwei Richtungen: 5'-3 'und 3'-5', während die II und III nur im Sinne 3'-5 'vorhanden sind.

Aktivität 5'-3 'ermöglicht es dem Enzym, das zurückzuziehen Erste von RNA, hinzugefügt durch ein Enzym namens Prima. Anschließend wird die erstellte Lücke mit neu synthetisierten Nukleotiden gefüllt.

Er Erste Es handelt sich um ein Molekül, das von einigen Nukleotiden gebildet wird, mit dem wir die Aktivität der DNA -Polymerase beginnen können. Sie werden also immer beim Replikationsereignis anwesend sein.

Falls die DNA -Polymerase ein Nukleotid hinzufügt, das nicht entspricht, kann dies dank der Aktivität der Exonuklease korrigieren.

Exonuklease -Aktivität in Eukaryoten

Die fünf Polymerasen in diesen Organismen werden mit griechischen Buchstaben bezeichnet. Nur Gamma, Delta und Epsilon präsentieren eine Exonuklease-Aktivität, alle in 3'-5 'Richtung.

Die Gamma -Polymerase -DNA ist mit der Replikation der mitochondrialen DNA verwandt, während die verbleibenden beiden an der Replikation des im Kerns befindlichen genetischen Materials und an der Reparatur derselben beteiligt sind.

Degradierung

Exonukleasen sind Schlüsselenzyme bei der Eliminierung bestimmter Nukleinsäuremoleküle, die für den Körper nicht mehr erforderlich sind.

In einigen Fällen sollte die Zelle verhindern, dass die Wirkung dieser Enzyme Nukleinsäuren beeinflusst, die erhalten werden sollten.

Zum Beispiel wird in der Messenger -RNA eine "Kapuze" hinzugefügt. Dies besteht aus der Methylierung eines terminalen Guanins und zwei Einheiten von Ribosa. Es wird angenommen, dass die Funktion von Caperuza der Schutz der DNA gegen die Wirkung von Exonuklease 5 ist.

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Beispiele

Einer der Ex -unducaseousas. Dieses Enzym befindet sich in verschiedenen DNA -Reparaturrouten. Es ist relevant für die Wartung von Telomeren.

Diese Exonuklease ermöglicht die Anordnung der Lücken in beiden Ketten, die bei Nichtreparatur zu chromosomalen Umringern oder Deletionen führen können, die zu einem Patienten mit Krebs oder vorzeitiger Altern führen.

Anwendungen

Einige Exonukleas sind für den kommerziellen Gebrauch bestimmt. Zum Beispiel die Exonuklease I, die den Abbau von zulässt Primer in Einfache Bande (Dokalbandsubstrate kann nicht abbauen), Exonuklease III wird für die ortsgerichtete Mutagenese verwendet, und frühere Lambda-Exonuklease kann zur Entfernung eines Nukleotids am 5'-Ende einer Doppelband-DNA verwendet werden.

Historisch gesehen bestimmen Exonukleasen Elemente im Prozess der Aufklärung der Art der Verbindungen, die mit den strukturellen Blöcken von Nukleinsäuren zusammenhielten: Nukleotide.

Darüber hinaus wurde bei einigen alten Sequenzierungstechniken die Wirkung von Exonukleasen mit der Verwendung der Massenspektrometrie gekoppelt.

Da das Produkt der Exonuklease die progressive Freisetzung von Oligonukleotiden ist, war es ein bequemes Werkzeug für die Analyse der Sequenz. Obwohl die Methode nicht sehr gut funktionierte, war sie für kurze Sequenzen nützlich.

Auf diese Weise werden Exonukleasen als sehr flexible und unschätzbare Werkzeuge im Labor zur Manipulation von Nukleinsäuren angesehen.

Struktur

Die Exonukleasen haben eine äußerst unterschiedliche Struktur, daher ist es nicht möglich, ihre Eigenschaften zu verallgemeinern. Das Gleiche kann für die verschiedenen Arten von Nukleas extrapoliert werden, die wir in lebenden Organismen finden. Daher werden wir die Struktur eines pünktlichen Enzyms beschreiben.

Exonuklease I (EXOI) aus dem Modellorganismus entnommen Escherichia coli Es ist ein monomeres Enzym, das an der Rekombination und Reparatur von genetischem Material beteiligt ist. Dank der Anwendung kristallographischer Techniken war es möglich, seine Struktur zu veranschaulichen.

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Zusätzlich zur Exonuklease -Domäne der Polymerase enthält das Enzym andere Domänen, die als SH3 bezeichnet werden. Die drei Regionen werden kombiniert, damit sie eine Art C bilden, obwohl einige Segmente das Enzym ähnlich wie eins machen oder.

Verweise

1. Breyer, w. ZU., & Matthews, b. W. (2000). Die Struktur von Escherichia coli Exonuklease Ich schlage vor, wie prozessivitätsrechtlich. Naturstruktur- und Molekularbiologie, 7(12), 1125.
2. Brown, t. (2011). Einführung in die Genetik: ein molekularer Ansatz. Garlandwissenschaft.
3. Davidson, J., & Adams, r. L. P. (1980). Biochemie von Davidsons Nukleinsäuren. Ich kehrte um.
4. Hsiao und. UND., Duh und., Chen und. P., Wang und. T., & Yuan, h. S. (2012). Wie eine Exonuklease Sie entscheiden, wo Sie beim Trimmen von Nukleinsäuren aufhören sollen: Kristallstrukturen von RNase-T-Produktionskomplexen. Nukleinsäurenforschung, 40(16), 8144-8154.
5. Khare, v., & Eckert, k. ZU. (2002). Die Exonuklease -Aktivität von DNA -Polymerasen mit Korrekturlesen 3 '→ 5'. Mutationsforschung/grundlegende und molekulare Mechanismen von Mutagesis, 510(1-2), 45-54.
6. Kolodner, r. D., & Marsischky, G. T. (1999). Eukaryotische DNA -Fehlpaarungsreparatur. Aktuelle Meinung in Genetik und Entwicklung, 9(1), 89-96.
7. Nishino, t., & Morikawa, k. (2002). Struktur und Funktion von Nukleasen in der DNA -Reparatur: Form, Griff und Klinge der DNA -Schere. Onkogen, einundzwanzig(58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, e. ZU., Iyer, r. R., Hast, m. ZU., Hellinga, h. W., Modrich, p., & Beese, l. S. (2011). Strukturen der menschlichen Exonuklease -1 -DNA -Komplexe legen einen einheitlichen Mechanismus für die Nuklease -Familie nahe. Zelle, 145(2), 212-223.
9. Yang, w. (2011). Nukleasen: Vielfalt von Struktur, Funktion und Mechanismus. Vierteljährliche Bewertungen der Biophysik, 44(1), 1-93.