Charakteristiky, štruktúra a funkcie exonukleázy

Ten exonukleas Sú to typ nukleas, ktoré strávia nukleové kyseliny jedným z ich voľných koncov - buď 3 'alebo 5' '. Výsledkom je progresívne trávenie genetického materiálu, ktoré vydáva nukleotidy jeden po druhom. Protláčok týchto enzýmov sú endonukleázy, ktoré hydrolyzujú nukleové kyseliny vo vnútorných rezu reťazca.

Tieto enzýmy pôsobia hydrolýzou fosfodiérových väzieb nukleotidového reťazca. Zúčastňujú sa na udržiavaní stability genómu a niekoľkých aspektov metabolizmu buniek.

Zdroj: Christopherrussell [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/]]

Konkrétne, v prokaryot a eukaryotických líniách, nájdeme rôzne typy exonukleánov, ktoré sa podieľajú na replikácii a oprave DNA a na dozrievaní a degradácii RNA.

[TOC]

Charakteristika

Exonukleázy sú typom nukleas, ktorý hydrolyzuje fosfodiérové ​​väzby nukleových kyselín reťazami postupne pomocou ktoréhokoľvek z jej koncov, buď 3 'alebo 5'.

Fosfodiésterská väzba je tvorená kovalentnou spojom medzi hydroxylovou skupinou umiestnenou v uhlíku 3 'a fosfátovou skupinou umiestnenou v uhlíku 5'. Spoja medzi oboma chemickými skupinami sa premieta do dvojitej väzby typu esteru. Funkciou exonukleánov - a nukleas všeobecne - je prelomiť tieto chemické väzby.

Existuje široká škála exonukleánov. Tieto enzýmy môžu používať DNA alebo RNA ako substrát v závislosti od typu nukleázy. Podobne môže byť molekula v jednoduchom alebo dvojitom pásme.

Funkcia

Jedným z kritických aspektov na udržanie života organizmu v optimálnych podmienkach je stabilita genómu. Našťastie má genetický materiál sériu veľmi účinných mechanizmov, ktoré umožňujú jeho opravu v prípade ovplyvnenia.

Tieto mechanizmy vyžadujú kontrolované rozdelenie fosfodiérových väzieb a, ako sme už spomenuli, nukleas sú enzýmy, ktoré túto životne dôležitú funkciu plnia.

Môže vám slúžiť: Podpora: Charakteristiky, funkcie a príklady

Polymerázy sú enzýmy prítomné v eukaryotoch a prokaryotoch, ktoré sa podieľajú na syntéze nukleových kyselín. V baktériách boli charakterizované tri typy a v eukaryotoch päť. V týchto enzýmoch je na plnenie svojich funkcií potrebná aktivita exonukleánov. Ďalej uvidíme, ako to robia.

Exonukleázová aktivita v baktériách

V baktériách majú tri polymerázy aktivitu exonukleázy. Polymeráza I má aktivitu v dvoch smeroch: 5'-3 'a 3'-5', zatiaľ čo II a III predstavujú činnosť iba v zmysle 3'-5 '.

Aktivita 5'-3 'umožňuje enzýmu stiahnuť najprv RNA, pridaná enzýmom nazývaným prima. Následne bude vytvorená medzera vyplnená novo syntetizovanými nukleotidmi.

On najprv Je to molekula tvorená niekoľkými nukleotidmi, ktorá nám umožňuje začať aktivitu DNA polymerázy. Takže budete vždy prítomní na replikačnej udalosti.

V prípade, že DNA polymeráza pridá nukleotid, ktorý nezodpovedá, môže ju napraviť vďaka aktivite exonukleázy.

Aktivita exonukleázy v eukaryotoch

Päť polymeráz v týchto organizmoch sa označuje pomocou gréckych listov. Iba gama, delta a Epsilon predstavujú aktivitu exonukleázy, všetko v smere 3'-5 '.

Gama polymeráza DNA súvisí s replikáciou mitochondriálnej DNA, zatiaľ čo zvyšné dve sa zúčastňujú na replikácii genetického materiálu umiestneného v jadre a na oprave toho istého.

Degradácia

Exonukleázy sú kľúčové enzýmy pri odstraňovaní určitých molekúl nukleových kyselín, ktoré už pre telo nie sú potrebné.

V niektorých prípadoch by mala bunka zabrániť pôsobeniu týchto enzýmov v ovplyvňovaní nukleových kyselín, ktoré by sa mali zachovať.

Napríklad v Messenger RNA sa pridá „kapucňa“. Skladá sa z metylácie terminálneho guanínu a dvoch jednotiek Ribosa. Predpokladá sa, že funkciou caperuzy je ochrana DNA pred pôsobením exonukleázy 5 '.

Môže vám slúžiť: Marine Meadow: Čo je, vlastnosti, flóra, fauna

Príklady

Jeden z ex -anducaseousas. Tento enzým je na rôznych cestách na opravu DNA. Je to relevantné pre údržbu telomérov.

Táto exonukleáza umožňuje usporiadanie medzier v oboch reťazcoch, ktoré v prípade opravy môže viesť k chromozomálnym prerušeniam alebo deléciám, ktoré sa premietajú na pacienta s rakovinou alebo predčasným starnutím.

Žiadosti

Niektoré exonukley sú určené na komerčné použitie. Napríklad exonukleáza I, ktorá umožňuje zhoršenie Priméry Jednoduchý pás (nemôže degradovať substráty s dvojitým pásmom), exonukleáza III sa používa na miestne zameranú mutagenézu a bývalá lambda exonukleáza sa môže použiť na odstránenie nukleotidu umiestneného na 5 'konci dvojitého pásma DNA.

Historicky exonukleázy určovali prvky v procese objasnenia povahy spojení, ktoré sa udržiavali spolu so štrukturálnymi blokmi nukleových kyselín: nukleotidy.

Okrem toho v niektorých starých technikách sekvencovania pôsobenie exonukleánov bolo spojené s použitím hmotnostnej spektrometrie.

Pretože produktom exonukleázy je progresívne uvoľňovanie oligonukleotidov, predstavuje pohodlný nástroj na analýzu sekvencie. Aj keď táto metóda nefungovala veľmi dobre, bola užitočná pre krátke sekvencie.

Týmto spôsobom sa exonukleázy považujú za veľmi flexibilné a neoceniteľné nástroje v laboratóriu na manipuláciu s nukleovými kyselinami.

Štruktúra

Exonukleázy majú extrémne rozmanitú štruktúru, takže nie je možné zovšeobecniť ich charakteristiky. To isté sa dá extrapolovať pre rôzne typy nukleas, ktoré nachádzame v živých organizmoch. Preto opíšeme štruktúru presného enzýmu.

Exonukleáza I (exoi) prevzatá z modelového organizmu Escherichia coli Je to monomérny enzým zapojený do rekombinácie a opravy genetického materiálu. Vďaka aplikácii kryštalografických techník bolo možné ilustrovať jej štruktúru.

Môže vám slúžiť: gametoogenéza

Okrem exonukleázovej domény polymerázy obsahuje enzým aj ďalšie domény nazývané SH3. Tieto tri regióny sú kombinované tak, aby tvorili druh C, hoci niektoré segmenty spôsobujú, že enzým je podobný ako jeden alebo.

Odkazy

1. Breyer, w. Do., & Matthews, b. W. (2000). Štruktúra Escherichia coli exonukleáza Navrhujem, ako je spôsobená procesnosť. Prírodná štrukturálna a molekulárna biológia, 7(12), 1125.
2. Hnedá, t. (2011). Úvod do genetiky: Molekulárny prístup. Girlandská veda.
3. Davidson, J., & Adams, R. L. P. (1980). Biochémia Davidsonových nukleových kyselín. Obrátil som sa.
4. Hsiao a. A., Duh a., Chen a. P., Wang a. Tón., & Yuan, h. Siež. (2012). Ako exonukleáza sa rozhodnete, kde sa zastaví pri orezávaní nukleových kyselín: kryštalické štruktúry komplexov produktov RNázy RNázy. Výskum nukleových kyselín, 40(16), 8144-8154.
5. Khare, v., & Eckert, K. Do. (2002). Korektúra 3 '→ 5' Exonukleázová aktivita DNA polymeráz: Kinetická bariéra pre syntézu DNA translesa DNA. Mutačný výskum/základné a molekulárne mechanizmy mutág, 510(1-2), 45-54.
6. Kolodner, R. D., & Marsischky, G. Tón. (1999). Oprava eukaryotickej DNA. Súčasný názor na genetiku a rozvoj, 9(1), 89-96.
7. Nishino, T., & Morikawa, K. (2002). Štruktúra a funkcia nukleáz v opravách DNA: tvar, priľnavosť a čepeľ nožníc DNA. Onkogén, dvadsaťjeden(58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, e. Do., Iyer, r. R., Hast, m. Do., Hellinga, h. W., Modrich, P., & Beese, L. Siež. (2011). Štruktúry ľudských komplexov DNA exonukleázy 1 naznačujú zjednotený mechanizmus pre rodinu nukleázy. Bunka, 145(2), 212-223.
9. Jang, w. (2011). Nukleázy: rozmanitosť štruktúry, funkcie a mechanizmu. Štvrťročné recenzie biofyziky, 44(1), 1-93.