Helikase

Schritt 1 der DNA -Replikation, Dekompression mit dem Helikase. Quelle: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Was ist Helikase?

Der Helikase Es ist ein Enzym, das an den Prozessen der Duplikation und Zellreproduktion lebender Organismen, auch an der Transkription, Rekombination und Reparatur von DNA sowie in der Ribosomenbiogenese beteiligt ist. Es ist ein grundlegendes Enzym für all diese Prozesse.

Seine wichtigste Funktion ist es, die Wasserstoffbrücken zwischen den Stickstoffbasen von Nukleinsäuren zu brechen und so andere Enzyme zu ermöglichen, die DNA -Sequenz einzugeben und zu replizieren. Es ist wichtig zu betonen, dass Helikasen praktisch allgegenwärtig sind, da sie in Viren, Bakterien und eukaryotischen Organismen vorhanden sind.

Das erste dieser Proteine ​​oder Enzyme wurde 1976 in den Bakterien entdeckt Escherichia coli. Zwei Jahre später wurde der erste Helikase in einem eukaryotischen Organismus in Lilienpflanzen entdeckt.

Derzeit wurden Helikoseproteine ​​in allen natürlichen Königreichen, einschließlich Viren, charakterisiert, was impliziert, dass ein großes Wissen über diese hydrolytischen Enzyme, ihre Funktionen in Organismen und ihre mechanistische Rolle erzeugt wurde.

Eigenschaften von Helicasas

• Helikasen sind biologische oder natürliche Makromoleküle, die chemische Reaktionen (Enzyme) beschleunigen. Sie sind hauptsächlich durch Trennung chemischer Komplexe von Adenosintryposphat (ATP) mittels Hydrolyse gekennzeichnet.
• Sie verwenden das ATP, um Desoxyribonukleinsäurekomplexe (DNA) und Ribonukleinsäuren (RNA) zu verbinden und umzubauen.

Arten von Helikas

Helikase -DNA

Helikase -DNA wirken in der DNA -Replikation und werden durch Trennung von DNA von Doppelketten in einfache Ketten charakterisiert.

Helikase -RNA

Diese Enzyme wirken in den Stoffwechselprozessen von Ribonukleinsäure (RNA) und in Multiplikation, Reproduktion oder ribosomaler Biogenese.

Die Helikase -RNA ist auch der Schlüssel zum vorherigen Übergangsprozess der Messenger -RNA (RNM) und zum Beginn der Proteinsynthese, nach der Transkription von DNA zu RNA im Zellkern.

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Taxonomie

Diese Enzyme können nach ihrer Homologie in der Aminosäuresequenzierung der zentralen Domäne von Aminosäuren oder aus gemeinsamen Sequenzierungsgründen differenziert werden. Nach der Klassifizierung sind diese in 6 Superfamilien (SF 1-6) unterteilt:

SF1

Die Enzyme dieser Superfamilie haben eine Translokationspolarität von 3'-5 'oder 5'-3' und bilden keine ringförmigen Strukturen.

SF2

Es ist als die breiteste Gruppe von Helikasen bekannt und komponieren sie hauptsächlich. Sie präsentieren eine Translokationspolarität von 3'-5 'mit sehr wenigen Ausnahmen.

Sie haben neun Gründe (Englisch Motive, Dies wird als "wiederkehrende Elemente") von hoch erhaltenen Aminosäuresequenzen übersetzt, und wie SF1 bilden sie keine ringförmigen Strukturen.

SF3

Sie sind Helical-Virus-Eigenschaften und haben eine einzigartige Translokationspolarität von 3'-5 '. Sie haben nur vier hoch erhaltene Sequenzmotive und bilden ringförmige Strukturen oder Ringe.

SF4

Sie wurden zuerst in Bakterien und Bakteriophagen beschrieben. Sie sind eine Gruppe von Replikations- oder Replikationshelikas.

Sie haben eine einzigartige Translokationspolarität von 5'-3 'und fünf hoch erhaltene Sequenzmotive. Diese Helikas sind charakterisiert, weil sie Ringe bilden.

SF5

Sie sind Proteine ​​des Rho -Faktors. Die Helikasen der SF5 -Superfamilie sind Eigenschaften von Prokaryotierorganismen und hexamerische Angehörige von ATP. Es wird angenommen, dass sie eng mit SF4 verwandt sind. Außerdem haben sie ringförmige und nicht veranlagte Formen.

SF6

Sie sind Proteine, die offenbar mit der SF3 -Superfamilie zusammenhängen. Der SF6 hat jedoch eine Beherrschung von ATPASAS -Proteinen, die mit verschiedenen zellulären Aktivitäten (AAA -Proteinen) assoziiert sind, die in SF3 nicht vorhanden sind.

Struktur

Strukturell haben alle Helikasen stark erhaltene Sequenzmotive im vorderen Teil ihrer Primärstruktur. Ein Teil des Moleküls zeigt eine Anordnung der jeweiligen Aminosäuren, die von der spezifischen Funktion jeder Helikase abhängt.

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Die am meisten strukturell untersuchten Helikasen sind die der SF1 -Superfamilie. Es ist bekannt, dass diese Proteine ​​in zwei Domänen eingeteilt sind, die sehr ähnlich sind, um multifunktionale Proteine ​​zu sammeln, und diese Domänen bilden eine ATP -Unionstasche zwischen ihnen.

Die UN-konservierten Regionen können spezifische Domänen der Art der DNA-Erkennung, der Beherrschung des Zellstandortes und des Protein-Proteins darstellen.

Funktionen

Helikase -DNA

• Die Funktionen dieser Proteine ​​hängen von einer wichtigen Vielfalt von Faktoren ab, von denen Umweltstress, Zelllinie, genetischer Hintergrund und Zellzyklusstadien hervorgehen.
• Es ist bekannt, dass die SF1 -Helicy -DNA spezifische Funktionen in der Replikation, Übertragung und Rekombination von DNA erfüllt.
• Sie trennen Ketten von einem Doppelpropeller der DNA und nehmen an der Aufrechterhaltung von Telomeren, bei Reparaturen aufgrund des Bruchs des Doppelstrangs und der Eliminierung von mit Nukleinsäuren assoziierten Proteinen teil.

Helikase -RNA

• In der überwiegenden Mehrheit der RNA -Stoffwechselprozesse sind helious RNAs von entscheidender Bedeutung, und es ist auch bekannt, dass sie am Nachweis von viraler RNA beteiligt sind.
• Darüber hinaus wirken sie in der antiviralen Immunantwort, da sie Fremde oder außerhalb des Körpers (in Wirbeltieren) nachweisen,.

Medizinische Bedeutung

Helikasen helfen Zellen, endogenen und exogenen Stress zu überwinden, die chromosomale Instabilität zu vermeiden und das zelluläre Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.

Das Versagen dieses Systems oder des homöostatischen Gleichgewichts hängt mit genetischen Mutationen zusammen, die Gene betreffen, die Helycase -Proteine ​​kodieren. Aus diesem Grund sind sie biomedizinischen und genetischen Studien unterliegen.

Als nächstes werden wir einige der Krankheiten erwähnen, die mit Mutationen in Genen zusammenhängen, die DNA codieren, wie z. B. Helikase -Proteine:

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Werner -Syndrom

Es ist eine genetische Erkrankung, die durch eine Mutation eines Gens namens WRN verursacht wird, das eine Helikase codiert. Mutant Helosa wirkt nicht korrekt und führt zu einer Reihe von Krankheiten, die zusammen das Werner -Syndrom ausmachen.

Das Hauptmerkmal derjenigen, die unter dieser Pathologie leiden. Um die Krankheit zu manifestieren, muss das mutierte Gen von beiden Elternteilen vererbt werden. Die Inzidenz ist sehr niedrig und es gibt keine Behandlung für seine Heilung.

Bloom -Syndrom

Das Bloom -Syndrom ist ein genetisches Erkrankungsprodukt für die Mutation eines autosomalen Gens namens BLM, das ein Helicasa -Protein codiert. Es erscheint nur für homozygote Individuen für diesen Charakter (rezessiv).

Das Hauptmerkmal dieser seltenen Krankheit ist die Überempfindlichkeit gegenüber Sonnenlicht, wodurch Haut erythromatöser Hautläsionen verursacht werden. Es gibt immer noch keine Heilung.

Rothmund-Thomson-Syndrom

Es ist auch als angeborene atrophische Poikiquien bekannt. Es ist eine sehr seltene genetische Pathologie: Bisher werden weltweit weniger als 300 Fälle beschrieben. 

Es stammt aus einer Mutation des Recq4 -Gens, einer autosomalen und rezessiven Manifestation, die sich auf Chromosom 8 befindet.

Die Symptome oder Leiden dieses Syndroms umfassen Jugendkatarakte, Anomalien im Skelettsystem, die Depigmentierung, Kapillardilationen und die Hautatrophie (Poiciquilodermia). In einigen Fällen können Hyperthyreose und Testosteronproduktion auftreten.

Verweise

1. Helikase. Aus der Natur abgerufen.com.
2. Bloom -Syndrom. Aus der Medizin geborgen.UFM.Edu.