Exonuclease -kenmerken, structuur en functies

De exonucleas Ze zijn een soort nucleas die nucleïnezuren verteren door een van hun vrije uiteinden - 3 'of 5'. Het resultaat is een progressieve vertering van genetisch materiaal, waarbij nucleotiden één voor één worden vrijgeeft. De tegenhanger van deze enzymen zijn endonucleasen, die nucleïnezuren in de interne secties van de keten hycleïnezuren hydrolyseren.

Deze enzymen werken door de hydrolyse van de fosfodiésterbindingen van de nucleotideketen. Ze nemen deel aan het handhaven van genoomstabiliteit en verschillende aspecten van celmetabolisme.

Bron: Christopherrussell [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/]]

In het bijzonder, zowel in prokaryot- als eukaryotische lijnen, vinden we verschillende soorten exonucleasen die deelnemen aan de replicatie en reparatie van DNA en in de rijping en afbraak van RNA.

[TOC]

Kenmerken

De exonucleasen zijn een type nucleas dat de fosfodiésterbindingen van de nucleïnezuurketens geleidelijk door een van de uiteinden, de 3 'of 5' hydrolyseert, hetzij de 3 'of 5'.

Een fosfodiésterbinding wordt gevormd door de covalente junctie tussen een hydroxylgroep in koolstof 3 'en een fosfaatgroep in koolstof 5'. De unie tussen beide chemische groepen vertaalt zich in een dubbele binding van het estertype. De functie van de exonucleasen - en van de nucleas in het algemeen - is om deze chemische links te verbreken.

Er is een breed scala aan exonucleasen. Deze enzymen kunnen DNA of RNA als substraat gebruiken, afhankelijk van het type nuclease. Evenzo kan het molecuul in een eenvoudige of dubbele band zijn.

Functie

Een van de kritische aspecten om het leven van een organisme in optimale omstandigheden te behouden, is de stabiliteit van het genoom. Gelukkig heeft het genetische materiaal een reeks zeer effectieve mechanismen die het mogelijk maken te herstellen, in het geval van getroffen worden.

Deze mechanismen vereisen de gecontroleerde afbraak van fosfodiésterbindingen, en, zoals we al zeiden, nucleas zijn de enzymen die deze vitale functie vervullen.

Kan u van dienst zijn: ondersteuning: kenmerken, functies en voorbeelden

De polymerasen zijn enzymen aanwezig in zowel eukaryoten als prokaryoten die deelnemen aan de synthese van nucleïnezuren. In bacteriën zijn drie soorten gekenmerkt en in eukaryoten vijf. In deze enzymen is de activiteit van exonucleasen nodig om hun functies te vervullen. Vervolgens zullen we zien hoe ze het doen.

Exonuclease -activiteit in bacteriën

In bacteriën hebben de drie polymerase een exonuclease -activiteit. Polymerase I heeft activiteit in twee richtingen: 5'-3 'en 3'-5', terwijl de II en III alleen activiteit presenteren in de zin van 3'-5 '.

Activiteit 5'-3 'laat het enzym de Eerst van RNA, toegevoegd door een enzym genaamd Prima. Vervolgens wordt de gemaakte kloof gevuld met nieuw gesynthetiseerde nucleotiden.

Hij Eerst Het is een molecuul gevormd door enkele nucleotiden waarmee we de activiteit van DNA -polymerase kunnen starten. U zult dus altijd aanwezig zijn bij de replicatie -gebeurtenis.

In het geval dat het DNA -polymerase een nucleotide toevoegt dat niet overeenkomt, kan dit corrigeren dankzij de activiteit van de exonuclease.

Exonuclease -activiteit in eukaryoten

De vijf polymerasen in deze organismen worden aangegeven met behulp van Griekse letters. Alleen gamma, delta en epsilon presenteren exonuclease-activiteit, allemaal in de richting van 3'-5 '.

Gamma -polymerase -DNA is gerelateerd aan de replicatie van mitochondriaal DNA, terwijl de resterende twee deelnemen aan de replicatie van het genetische materiaal in de kern en bij de reparatie van hetzelfde.

Degradatie

Exonucleasen zijn belangrijke enzymen bij het elimineren van bepaalde nucleïnezuurmoleculen die niet langer nodig zijn voor het lichaam.

In sommige gevallen moet de cel voorkomen dat de werking van deze enzymen nucleïnezuren beïnvloedt die moeten worden bewaard.

Een "kap" wordt bijvoorbeeld toegevoegd in het RNA van de boodschapper. Dit bestaat uit de methylering van een terminale guanine en twee eenheden ribosa. Er wordt aangenomen dat de functie van Caperuza de bescherming van DNA is tegen de werking van exonuclease 5 '.

Het kan je van dienst zijn: Marine Meadow: wat is, kenmerken, flora, fauna

Voorbeelden

Een van de ex -enucaseousas. Dit enzym bevindt zich in verschillende DNA -reparatieroutes. Het is relevant voor het onderhoud van telomeren.

Dit exonuclease maakt de opstelling van de gaten in beide ketens mogelijk, die, in het geval van niet worden gerepareerd, kan leiden tot chromosomale herschrijven of deleties die zich vertalen in een patiënt met kanker of voortijdige veroudering.

Toepassingen

Sommige exonucleas zijn voor commercieel gebruik. Bijvoorbeeld de exonuclease I die de afbraak van Primers in Eenvoudige band (kan geen dubbele bandsubstraten afbreken), exonuclease III wordt gebruikt voor plaatsgerichte mutagenese en voormalig lambda-exonuclease kan worden gebruikt voor het verwijderen van een nucleotide aan het 5 'uiteinde van een dubbele band-DNA.

Historisch gezien waren exonucleasen het bepalen van elementen in het proces van het ophelderen van de aard van de banden die samenhielden met de structurele blokken van nucleïnezuren: nucleotiden.

Bovendien werd in sommige oude sequentietechnieken de werking van exonucleasen gekoppeld met het gebruik van massaspectrometrie.

Aangezien het product van het exonuclease de progressieve afgifte van oligonucleotiden is, vertegenwoordigde het een handig hulpmiddel voor de analyse van de reeks. Hoewel de methode niet zo goed werkte, was het nuttig voor korte sequenties.

Op deze manier worden exonucleasen beschouwd als zeer flexibele en onschatbare hulpmiddelen in het laboratorium voor de manipulatie van nucleïnezuren.

Structuur

De exonucleasen hebben een extreem gevarieerde structuur, dus het is niet mogelijk om hun kenmerken te generaliseren. Hetzelfde kan worden geëxtrapoleerd voor de verschillende soorten nucleas die we vinden in levende organismen. Daarom zullen we de structuur van een punctueel enzym beschrijven.

Exonuclease I (exoi) genomen uit het modelorganisme Escherichia coli Het is een monomeer enzym, betrokken bij de recombinatie en reparatie van genetisch materiaal. Dankzij de toepassing van kristallografische technieken was het mogelijk om zijn structuur te illustreren.

Het kan je van dienst zijn: gametoogenese

Naast het exonuclease -domein van polymerase, omvat het enzym andere domeinen genaamd SH3. De drie regio's worden gecombineerd zodat ze een soort C vormen, hoewel sommige segmenten het enzym vergelijkbaar maken met een of.

Referenties

1. Breyer, W. NAAR., & Matthews, B. W. (2000). Structuur van Escherichia coli exonuclease Ik suggereert hoe verwerking wordt bereikt. Nature Structural & Molecular Biology, 7(12), 1125.
2. Bruin, t. (2011). Inleiding tot genetica: een moleculaire benadering. Slingerwetenschap.
3. Davidson, J., & Adams, r. L. P. (1980). Biochemie van de nucleïnezuren van Davidson. Ik heb omgekeerd.
4. Hsiao, en. EN., Duh, en., Chen, en. P., Wang, en. T., & Yuan, h. S. (2012). Hoe een exonuclease u beslist waar u kunt stoppen bij het bijsnijden van nucleïnezuren: kristalstructuren van RNase T-productcomplexen. Nucleïnezuren onderzoek, 40(16), 8144-8154.
5. Khare, V., & Eckert, K. NAAR. (2002). Het proeflezen 3 '→ 5' exonuclease -activiteit van DNA -polymerasen: een kinetische barrière voor translesion -DNA -synthese. Mutatieonderzoek/fundamentele en moleculaire mechanismen van mutagesis, 510(1-2), 45-54.
6. Kolodner, r. D., & Marsischky, g. T. (1999). Eukaryotisch DNA -mismatch -reparatie. Huidige mening in genetica en ontwikkeling, 9(1), 89-96.
7. Nishino, T., & Morikawa, K. (2002). Structuur en functie van nucleasen bij DNA -reparatie: vorm, grip en mes van de DNA -schaar. Oncogene, eenentwintig(58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, E. NAAR., Iyer, r. R., Hast, m. NAAR., Hellinga, h. W., Modrich, p., & Beese, l. S. (2011). Structuren van menselijke exonuclease 1 DNA -complexen suggereren een uniform mechanisme voor nuclease -familie. Cel, 145(2), 212-223.
9. Yang, W. (2011). Nucleasen: diversiteit van structuur, functie en mechanisme. Driemaandelijkse beoordelingen van biofysica, 44(1), 1-93.