Nucleas -kenmerken, structuur, typen en functies

De Nucleas Het zijn enzymen die verantwoordelijk zijn voor het afbreken van nucleïnezuren. Dit wordt bereikt door de hydrolyse van fosfodiésterbindingen die nucleotiden bij elkaar houden. Om deze reden zijn ze ook in de literatuur bekend als fosfodiesterae. Deze enzymen worden gevonden in bijna alle biologische entiteiten en spelen fundamentele rollen in de replicatie, reparatie en andere DNA -processen.

Over het algemeen kunnen we ze classificeren, afhankelijk van het type nucleïnezuren dat is gesplitst: de nucleas waarvan het substraat het RNA is, worden ribonucleasen genoemd, en die van het DNA staan ​​bekend als deoxyribonucleas. Er zijn enkele niet -specifieke in staat om zowel DNA als RNA af te breken.

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

Een andere veelgebruikte classificatie hangt af van de enzymactie. Als het zijn werk geleidelijk uitvoert, beginnend met de uiteinden van de nucleïnezuurketen, worden ze exonucleasen genoemd. Als de pauze zich daarentegen op een binnenste punt van de ketting voordoet, worden ze endonucleasen genoemd.

Momenteel worden bepaalde endonucleasen veel gebruikt in recombinante DNA -technologie in moleculaire biologielaboratoria. Dit zijn van onschatbare waarde voor de experimentele manipulatie van nucleïnezuren.

[TOC]

Kenmerken

Nucleas zijn biologische moleculen van de aard van eiwitten en met enzymatische activiteit. Ze zijn in staat om verbindingen te hydrolyseren die nucleotiden in nucleïnezuren binden.

Ze werken door een algemene katalyse met zuurbasis. Deze reactie kan worden onderverdeeld in drie fundamentele stappen: de nucleofiele aanval, de vorming van een negatief geladen intermediair en als laatste stap het verbreken van de link.

Er is een enzymtype genaamd polymerase, verantwoordelijk voor het katalyseren van de synthese van zowel DNA (in replicatie) als RNA (in transcriptie). Sommige soorten polymerasen vertonen nuclease -activiteit. Net als polymerasen presenteren andere gerelateerde enzymen ook deze activiteit.

Het kan u van dienst zijn: homologe en analoge structuren (met voorbeelden)

Structuur

Nucleas zijn een reeks extreem heterogene enzymen, waar er weinig verband bestaat tussen de structuur ervan en werkingsmechanisme. Dat wil zeggen, er is een drastische variatie tussen de structuur van deze enzymen, dus we kunnen geen enkele structuur vermelden die ze allemaal gemeen hebben.

Jongens

Er zijn meerdere soorten nucleasa's en ook verschillende systemen om ze te classificeren. In dit artikel zullen we twee hoofdclassificatiesystemen bespreken: volgens het type nucleïnezuur dat ze afbreken en volgens de vorm van enzymaanval.

Als de lezer geïnteresseerd is, kunt u een derde uitgebreidere classificatie zoeken op basis van de functie van elke nuclease (zie Yang, 2011).

Het is noodzakelijk om te vermelden dat er ook in deze nucleous enzymatische systemen zijn die niet specifiek zijn voor hun substraat en beide soorten nucleïnezuren kunnen afbreken.

Volgens de specificiteit van het gebruikte substraat

Er zijn twee soorten nucleïnezuren die vrijwel alomtegenwoordig zijn voor organische wezens: deoxyribonucleïnezuur, of DNA en ribonucleïnezuur, RNA. Specifieke enzymen in afgebroken DNA worden deoxyribonucleas en RNA, ribonucleasen genoemd.

Volgens de vorm van aanval

Als de nucleïnezuurketen endolytisch wordt aangevallen, dat wil zeggen in interne gebieden van de keten, wordt het enzym endonuclease genoemd. De alternatieve aanval vindt geleidelijk plaats door een van de uiteinden van de keten en de enzymen die het uitvoeren zijn de exonucleasen. De werking van elk enzym vertaalt zich in verschillende gevolgen.

Aangezien exonucleasen stap voor stap scheiden, zijn de effecten op het substraat niet erg drastisch. Integendeel, de werking van de endonucleasen is meer uitgesproken, omdat ze de ketting op verschillende punten kunnen splitsen. De laatste kan veranderen tot de viscositeit van de DNA -oplossing.

Kan u van dienst zijn: enkele filetische groep

De exonucleas waren cruciale elementen om de aard van de link op te helderen die de nucleotiden bij elkaar hield.

De specificiteit van de snijlocatie van de endonucleasen varieert. Er zijn sommige typen (zoals deoxyribonuclease I) enzym die in niet -specifieke sites kunnen snijden, waardoor relatief willekeurige sneden worden gegenereerd met betrekking tot de sequentie.

Integendeel, we hebben zeer specifieke endonucleasen die alleen in bepaalde sequenties snijden. Later zullen we uitleggen hoe moleculaire biologen profiteren van deze eigenschap.

Er zijn enkele nucleas die zowel kunnen werken bij endo als exonucleasen. Voorbeeld hiervan is de zo -aangedane microconische nuclease.

Functie

Nucleasas katalyseren een reeks onmisbare reacties voor het leven. Nuclease -activiteit is een essentieel element van DNA -replicatie, omdat ze helpen bij het elimineren van de primer of Eerst en deelnemen aan de correctie van fouten.

Op deze manier worden twee processen zo relevant als de recombinatie en reparatie van DNA gemedieerd door nucleas.

Het draagt ​​ook bij aan het genereren van structurele veranderingen in DNA, zoals topoisomerisatie en recombinatiespecifieke site. Om al deze processen te laten plaatsvinden, is een tijdelijke breuk van de fosfodiéster -link nodig, gemaakt door nucleasas.

In RNA nemen Nucleas ook deel aan fundamentele processen. Bijvoorbeeld in de rijping van de boodschapper en bij de verwerking van interferentie RNA's. Op dezelfde manier zijn ze betrokken bij geprogrammeerde celdoodprocessen of apoptose.

In eencellige organismen vertegenwoordigen nucleas een afweersysteem waarmee ze extern DNA kunnen verteren dat de cel binnenkomt.

Toepassingen: beperkingsenzymen

Moleculaire biologen maken gebruik van de specificiteit van bepaalde nucleas die specifieke restrictie -nucleas worden genoemd. Biologen hadden gemerkt dat bacteriën het buitenlandse DNA konden verteren dat werd geïntroduceerd door laboratoriumtechnieken.

Het kan u van dienst zijn: Flora en Fauna van Antarctica: representatieve soorten

Bij het onderzoeken van meer in dit fenomeen ontdekten wetenschappers beperkingsnucleas: enzymen die DNA in bepaalde nucleotidesequenties snijden. Ze zijn een soort "moleculaire schaar" en we vinden ze te koop.

Het bacterie -DNA is "immuun" voor dit mechanisme, omdat het wordt beschermd door chemische modificaties in de sequenties die afbraak bevorderen. Elke soort en bacteriestam heeft zijn specifieke nucleas.

Deze moleculen zijn erg nuttig, omdat ze ervoor zorgen dat de snede altijd op dezelfde locatie zal worden uitgevoerd (van 4 tot 8 nucleotiden in lengte). Ze zijn van toepassing in recombinante DNA -technologie.

Als alternatief heeft de aanwezigheid van nucleasas in sommige routinematige procedures (zoals PCR) een negatieve invloed op het proces, omdat ze het materiaal verteren dat vereist wordt geanalyseerd. Om deze reden is het in sommige gevallen noodzakelijk om deze enzymenremmers toe te passen.

Referenties

1. Bruin, t. (2011). Inleiding tot genetica: een moleculaire benadering. Slingerwetenschap.
2. Davidson, J., & Adams, r. L. P. (1980). Biochemie van de nucleïnezuren van Davidson. Ik heb omgekeerd.
3. 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.
4. Stoddard, B. L. (2005). Homing endonuclease structuur en functie. Driemaandelijkse beoordelingen van biofysica, 38(1), 49-95.
5. Yang, W. (2011). Nucleasen: diversiteit van structuur, functie en mechanisme. Driemaandelijkse beoordelingen van biofysica, 44(1), 1-93.