Nuklea -ominaisuudet, rakenne, tyypit ja toiminnot

Se Nuklea Ne ovat entsyymejä, jotka ovat vastuussa nukleiinihappojen hajottamisesta. Tämä saavutetaan fosfodiéster -sidosten hydrolyysillä, jotka pitävät nukleotideja yhdessä. Tästä syystä ne tunnetaan myös kirjallisuudessa nimellä fosfodiesterae. Näitä entsyymejä löytyy melkein kaikista biologisista kokonaisuuksista, ja niissä on replikaatio-, korjaus- ja muissa DNA -prosesseissa olevia perusrooleja.

Yleensä voimme luokitella ne jaetun nukleiinihappotyypistä riippuen: nuklea, joiden substraatti on RNA, kutsutaan ribonukleaasiksi, ja DNA: n tunnetaan nimellä deoksiribonukleas. On joitain ei -spesifisiä, jotka kykenevät hajottamaan sekä DNA: ta että RNA: ta.

Fosfodiéster -linkki. Lähde: Xvazquez [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/]]

Toinen laajalti käytetty luokittelu riippuu entsyymitoiminnasta. Jos se suorittaa työnsä asteittain, aloittaen nukleiinihappoketjun päistä, niitä kutsutaan eksonukleaasiksi. Sitä vastoin, jos tauko tapahtuu ketjun sisäpisteessä, niitä kutsutaan endonukleaasiksi.

Tällä hetkellä tiettyjä endonukleaaseja käytetään laajasti rekombinantti -DNA -tekniikassa molekyylibiologian laboratorioissa. Nämä ovat korvaamattomia työkaluja nukleiinihappojen kokeelliseen manipulointiin.

[TOC]

Ominaisuudet

Nukleat ovat proteiinin luonteen biologisia molekyylejä ja entsymaattista aktiivisuutta. Ne kykenevät hydrolysoiviin yhteyksiin, jotka sitovat nukleiinihappojen nukleotideja.

Ne toimivat yleisen happo-emäskatalyysin kautta. Tämä reaktio voidaan jakaa kolmeen perustavanlaatuiseen vaiheeseen: nukleofiiliseen hyökkäykseen, negatiivisesti ladattujen välittäjien muodostumiseen ja lopullisena vaiheessa linkin katkaiseminen.

On entsyymityyppi, jota kutsutaan polymeraasi, joka vastaa sekä DNA: n (replikaatiossa) että RNA: n synteesin katalysoinnista (transkriptiossa). Joillakin polymeraasien tyypeillä on nukleaasiaktiivisuus. Kuten polymeraasit, myös muut siihen liittyvät entsyymit esittävät myös tämän aktiivisuuden.

Se voi palvella sinua: homologiset ja analogiset rakenteet (esimerkkien kanssa)

Rakenne

Nucleas on joukko erittäin heterogeenisiä entsyymejä, joissa rakenteen ja toimintamekanismin välillä on vähän yhteyttä. Toisin sanoen näiden entsyymien rakenteen välillä on dramaattinen variaatio, joten emme voi mainita mitään niille yhteistä rakennetta.

Kaverit

Nukleaaseita on useita tyyppejä ja myös erilaisia ​​järjestelmiä niiden luokittelemiseksi. Tässä artikkelissa keskustellaan kahdesta pääluokitusjärjestelmästä: nukleiinihapon tyypin mukaan ja entsyymihyökkäyksen muodon mukaan.

Jos lukija on kiinnostunut, voit hakea kolmannen laajemman luokituksen kunkin nukleaasin toiminnan perusteella (katso Yang, 2011).

On tarpeen mainita, että myös näissä ytimuotoisissa entsymaattisissa järjestelmissä, jotka eivät ole spesifisiä substraatille ja voivat hajottaa molemmat nukleiinihappotyypit.

Käytetyn substraatin spesifisyyden mukaan

Nukleiinihappoja on kahta tyyppiä, jotka ovat käytännössä kaikkialla orgaanisille olennoille: deoksihiobonukleiinihappo tai DNA ja ribonukleiinihappo, RNA. Spesifisiä entsyymejä hajoavassa DNA: ssa kutsutaan deoksiribonukleaksi ja RNA, ribonukleaasiksi.

Hyökkäysmuodon mukaan

Jos nukleiinihappiketjua hyökätään endolyyttisesti, ts. Ketjun sisäisille alueille, entsyymiä kutsutaan endonukleaasiksi. Vaihtoehtoinen hyökkäys tapahtuu vähitellen yhden ketjun yhden päistä ja sitä suorittavat entsyymit ovat eksonukleaaseita. Kunkin entsyymin toiminta tarkoittaa erilaisia ​​seurauksia.

Koska eksonukleaasit erottuvat askel askeleelta, vaikutukset substraattiin eivät ole kovin rajuja. Päinvastoin, endonukleaasien vaikutus on selvempi, koska ne voivat jakaa ketjun eri kohdissa. Jälkimmäinen voi muuttua, kunnes DNA -liuoksen viskositeetti.

Voi palvella sinua: yksi -filettinen ryhmä

Eksonukleat olivat tärkeitä elementtejä sen linkin luonteen selvittämiseksi, joka piti nukleotideja yhdessä.

Endonukleaasien leikkauskohdan spesifisyys vaihtelee. On joitain tyyppejä (kuten deoksihiobonukleaasi I) -entsyymiä, jotka voivat leikata epäspesifisiksi kohteiksi, mikä tuottaa suhteellisen satunnaisia ​​leikkauksia sekvenssin suhteen.

Päinvastoin, meillä on hyvin spesifisiä endonukleaaseita, jotka leikkaavat vain tietyissä sekvensseissä. Myöhemmin selitämme kuinka molekyylibiologit hyödyntävät tätä ominaisuutta.

On joitain nukloja, jotka voivat toimia sekä endosta että eksonukleaseista. Esimerkki tästä on niin kutsuttu mikrokononinen nukleaasi.

Funktiot

Nukleasas katalysoi sarjaa välttämättömiä reaktioita elämälle. Nukleaasiaktiivisuus on olennainen osa DNA: n replikaatiota, koska ne auttavat alukkeen tai ensimmäinen ja osallistu virheiden korjaamiseen.

Tällä tavalla nukleas välittää kaksi yhtä merkityksellistä kuin DNA: n rekombinaatio ja korjaus.

Se myötävaikuttaa myös DNA: n rakenteellisten muutosten tuottamiseen, kuten topoisomerointi ja rekombinaatiokohtainen paikka. Jotta kaikki nämä prosessit tapahtuvat, Nucleasas on valmistettu fosfodiéster -linkin väliaikainen tauko.

RNA: ssa nukleat osallistuvat myös perusprosesseihin. Esimerkiksi lähettilään kypsymisessä ja häiriöiden käsittelyssä RNA: t. Samoin he osallistuvat ohjelmoiduihin solukuoleman prosesseihin tai apoptoosiin.

Yksisoluisissa organismeissa nukleat edustavat puolustusjärjestelmää, jonka avulla he voivat sulattaa soluun tulevan ulkoisen DNA: n.

Sovellukset: rajoitusentsyymit

Molekyylibiologit hyödyntävät tiettyjen nuklojen spesifisyyttä, jota kutsutaan spesifisiksi restriktio -nukleille. Biologit olivat huomanneet, että bakteerit pystyivät sulamaan vieraan DNA: n, joka otettiin käyttöön laboratoriotekniikoilla.

Se voi palvella sinua: Antarktikan kasvisto ja eläimistö: edustavat lajit

Tutkiessaan enemmän tässä ilmiössä tutkijat löysivät restriktionuklea: entsyymit, jotka leikkaavat DNA: n tietyissä nukleotidisekvensseissä. Ne ovat eräänlainen "molekyylisakset" ja löydämme ne myytäväksi.

Bakteerien DNA on "immuuni" tälle mekanismille, koska se on suojattu kemiallisilla modifikaatioilla sekvensseissä, jotka edistävät hajoamista. Jokaisella laji- ja bakteerikannassa on ominaiset nukleat.

Nämä molekyylit ovat erittäin hyödyllisiä, koska ne varmistavat, että leikkaus suoritetaan aina samassa paikassa (pituus 4 - 8 nukleotidia). Ne koskevat rekombinantti -DNA -tekniikkaa.

Vaihtoehtoisesti joissakin rutiinimenetelmissä (kuten PCR) nukleaasien läsnäolo vaikuttaa negatiivisesti prosessiin, koska ne sulattavat analysoinnin vaativan materiaalin. Tästä syystä joissakin tapauksissa on tarpeen soveltaa näitä entsyymien estäjiä.

Viitteet

1. Ruskea, t. (2011). Johdanto genetiikkaan: molekyylinen lähestymistapa. Garlantitiede.
2. Davidson, J., & Adams, R. Lens. P. (1980). Davidsonin nukleiinihappojen biokemia. Käännyin.
3. Nishino, t., & Morikawa, K. (2002). Nukleaasien rakenne ja toiminta DNA: n korjaamisessa: DNA -saksien muoto, tarttuminen ja terä. Onkogeeni, kaksikymmentäyksi(58), 9022.
4. Stoddard, b. Lens. (2005). HOMING -endonukleaasirakenne ja toiminta. Biofysiikan neljännesvuosittaiset arvostelut, 38(1), 49-95.
5. Yang, W. (2011). Nukleaasit: rakenteen, toiminnan ja mekanismin monimuotoisuus. Biofysiikan neljännesvuosittaiset arvostelut, 44(1), 1-93.