Charakterystyka egzonukleazy, struktura i funkcje

egzonukleas Są rodzajem nukleasów, które trawią kwasy nukleinowe w jednym z ich wolnych końców - 3 'lub 5'. Rezultatem jest postępujące trawienie materiału genetycznego, uwalniając nukleotydy jeden po drugim. Odpowiednikiem tych enzymów są endonukleaza, które hydrolizują kwasy nukleinowe w wewnętrznych odcinkach łańcucha.

Te enzymy działają poprzez hydrolizę wiązań fosfodiéster łańcucha nukleotydowego. Uczestniczą w utrzymaniu stabilności genomu i kilku aspektach metabolizmu komórkowego.

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

W szczególności, zarówno w liniach prokariotowych, jak i eukariotycznych znajdujemy różne rodzaje egzonukleaz, które uczestniczą w replikacji i naprawie DNA oraz w dojrzewaniu i degradacji RNA.

[TOC]

Charakterystyka

Egzonukleazy są rodzajem nukleaz, które hydrolizują wiązania fosfodiéster łańcuchów kwasu nukleinowego stopniowo według żadnego z jego końców, albo 3 'lub 5'.

Wiązanie fosfodiéster powstaje przez kowalencyjne połączenie między grupą hydroksylową zlokalizowaną w węglu 3 'a grupą fosforanową położoną w węglu 5'. Związek między obiema grupami chemiczną przekłada się na podwójne wiązanie typu estra. Funkcją egzonukleaz - i ogólnie nukleasów - jest złamanie tych chemicznych połączeń.

Istnieje wiele różnych egzonukleaz. Te enzymy mogą używać DNA lub RNA jako substratu, w zależności od rodzaju nukleazy. Podobnie cząsteczka może być w prostym lub podwójnym pasm.

Funkcje

Jednym z kluczowych aspektów utrzymania życia organizmu w optymalnych warunkach jest stabilność genomu. Na szczęście materiał genetyczny ma szereg bardzo skutecznych mechanizmów, które umożliwiają jego naprawę, w przypadku dotknięcia.

Mechanizmy te wymagają kontrolowanego rozkładu wiązań fosfodiéster i, jak wspomnieliśmy, nukleas to enzymy, które wypełniają tę funkcję ważną.

Może ci służyć: Wsparcie: Charakterystyka, funkcje i przykłady

Polimerazy to enzymy obecne zarówno w eukariotach, jak i prokariotach, które uczestniczą w syntezie kwasów nukleinowych. W bakteriach scharakteryzowano trzy typy, aw eukariotach pięć. W tych enzymach aktywność egzonukleaz jest konieczna do spełnienia ich funkcji. Następnie zobaczymy, jak to robią.

Aktywność egzonukleazy u bakterii

W bakteriach trzy polimeraza mają aktywność egzonukleazy. Polimeraza I ma aktywność w dwóch kierunkach: 5'-3 'i 3'-5', podczas gdy II i III przedstawiają aktywność tylko w sensie 3'-5 '.

Aktywność 5'-3 'pozwala enzymowi wycofać Pierwszy RNA, dodane przez enzym o nazwie Prima. Następnie utworzona luka zostanie wypełniona nowo zsyntetyzowanymi nukleotydami.

On Pierwszy Jest to cząsteczka utworzona przez kilka nukleotydów, która pozwala nam rozpocząć aktywność polimerazy DNA. Więc zawsze będziesz obecny na wydarzeniu replikacji.

W przypadku, gdy polimeraza DNA dodaje nukleotyd, który nie odpowiada, może go poprawić dzięki aktywności egzonukleazy.

Aktywność egzonukleazy u eukariotów

Pięć polimerazy w tych organizmach jest oznaczonych za pomocą greckich liter. Tylko Gamma, Delta i Epsilon przedstawiają aktywność egzonukleazy, wszystko w kierunku 3'-5 '.

DNA polimerazy gamma jest związane z replikacją mitochondrialnego DNA, podczas gdy pozostałe dwa uczestniczą w replikacji materiału genetycznego zlokalizowanego w jądrze i naprawa tego samego.

Degradacja

Egzonukleazy to kluczowe enzymy w eliminowaniu niektórych cząsteczek kwasu nukleinowego, które nie są już konieczne dla organizmu.

W niektórych przypadkach komórka powinna zapobiec działaniu tych enzymów wpływających na kwasy nukleinowe, które należy zachować.

Na przykład w RNA Messenger dodaje się „kaptur”. Składa się z metylacji końcowej guaniny i dwóch jednostek Ribosa. Uważa się, że funkcją Caperruzy jest ochrona DNA przed działaniem egzonukleazy 5 ''.

Może ci służyć: Morski łąka: co to jest, cechy, flora, fauna

Przykłady

Jeden z ex -icaseousas. Ten enzym jest na różnych trasach naprawy DNA. Ma to znaczenie dla utrzymania telomerów.

Ta egzonukleaza umożliwia rozmieszczenie luk w obu łańcuchach, które w przypadku braku naprawy może prowadzić do przepisów chromosomowych lub delecji, które przekładają się na pacjenta z rakiem lub przedwczesnym starzeniem się.

Aplikacje

Niektóre egzonukleas są przeznaczone do użytku komercyjnego. Na przykład egzonukleaza I, która umożliwia degradację Podkładki w Prosty pasmo (nie można degradować podwójnych podłożów pasmowych), do mutagenezy skierowanej na miejsce egzonukleazy III jest stosowany, a do usunięcia nukleotydu znajdującego.

Historycznie, egzonukleaza określała elementy w procesie wyjaśniania natury powiązań, które utrzymywały się wraz z blokami strukturalnymi kwasów nukleinowych: nukleotydy.

Ponadto w niektórych starych technikach sekwencjonowania działanie egzonukleaz zostało połączone z zastosowaniem spektrometrii masowej.

Ponieważ produktem egzonukleazy jest progresywne uwalnianie oligonukleotydów, reprezentował wygodne narzędzie do analizy sekwencji. Chociaż metoda nie działała zbyt dobrze, była przydatna do krótkich sekwencji.

W ten sposób egzonukleazy są uważane za bardzo elastyczne i nieocenione narzędzia w laboratorium do manipulacji kwasami nukleinowymi.

Struktura

Egzonukleazy mają niezwykle zróżnicowaną strukturę, więc nie można uogólniać ich cech. To samo można ekstrapolować dla różnych rodzajów nukleasów, które znajdujemy w żywych organizmach. Dlatego opiszemy strukturę enzymu punktualnego.

Egzonukleaza I (exoi) pobrana z organizmu modelowego Escherichia coli Jest to monomeryczny enzym, zaangażowany w rekombinację i naprawę materiału genetycznego. Dzięki zastosowaniu technik krystalograficznych możliwe było zilustrowanie jej struktury.

Może ci służyć: gametoogeneza

Oprócz domeny polimerazy egzonukleazy, enzym zawiera inne domeny zwane SH3. Trzy regiony są łączone tak, aby tworzą rodzaj C, chociaż niektóre segmenty sprawiają, że enzym podobny.

Bibliografia

1. Breyer, w. DO., & Matthews, b. W. (2000). Struktura Escherichia coli egzonukleaza sugeruję, w jaki sposób pobierana jest procesowość. Nature Structural & Molecular Biology, 7(12), 1125.
2. Brown, t. (2011). Wprowadzenie do genetyki: podejście molekularne. Garland Science.
3. Davidson, J., & Adams, r. L. P. (1980). Biochemia kwasów nukleinowych Davidsona. Odwróciłem się.
4. Hsiao i. I., Duh i., Chen i. P., Wang i. T., I Yuan, H. S. (2012). Jak egzonukleaza decydujesz, gdzie zatrzymać się przy przycinaniu kwasów nukleinowych: struktury krystaliczne kompleksów produkcji RNazy T. Badanie kwasów nukleinowych, 40(16), 8144-8154.
5. Khare, v., & Eckert, k. DO. (2002). Aktywna aktywność egzonukleazy 3 '→ 5' polimeraz DNA: bariera kinetyczna dla translezji syntezy DNA. Badania mutacji/fundamentalne i molekularne mechanizmy mutageis, 510(1-2), 45-54.
6. Kolodner, r. D., & Marsischky, g. T. (1999). Naprawa niedopasowania DNA eukariotycznego. Obecna opinia na temat genetyki i rozwoju, 9(1), 89-96.
7. Nishino, t., I Morikawa, K. (2002). Struktura i funkcja nukleaz w naprawie DNA: kształt, uchwyt i ostrze nożyczek DNA. Oncogene, dwadzieścia jeden(58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, e. DO., Iyer, r. R., Hast, m. DO., Hellinga, h. W., Modrich, s. 1., I beese, l. S. (2011). Struktury kompleksów DNA ludzkiej egzonukleazy 1 sugerują ujednolicony mechanizm rodziny nukleazy. Komórka, 145(2), 212-223.
9. Yang, w. (2011). Nucleases: Różnorodność struktury, funkcji i mechanizmu. Kwartalne recenzje biofizyki, 44(1), 1-93.