Хеликаса: характеристики, структури и функции
Хеликазата се отнася до група ензими от протеино-хидролитичен тип, които са много важни за всички живи организми; те също се наричат моторни протеини. Те се движат през клетъчната цитоплазма, превръщайки химическата енергия в механична работа чрез хидролиза на АТФ.
Неговата най-важна функция е да прекъсне водородните връзки между азотните бази на нуклеиновите киселини, като по този начин позволява тяхната репликация. Важно е да се подчертае, че хеликазите са практически повсеместни, тъй като присъстват във вируси, бактерии и еукариотни организми.
Първият от тези протеини или ензими е открит през 1976 г. в бактерията Escherichia coli ; Две години по-късно е открита първата хеликаза в еукариотния организъм, в растенията на лилиите.
Понастоящем хеликазните протеини са характеризирани във всички природни царства, включително вируси, което предполага, че са генерирани обширни познания за тези хидролитични ензими, техните функции в организмите и тяхната механистична роля.
функции
Хеликазите са биологични или естествени макромолекули, които ускоряват химичните реакции (ензими). Те се характеризират главно чрез отделяне на химични комплекси от аденозин трифосфат (АТФ) чрез хидролиза.
Тези ензими използват АТР за свързване и ремоделиране на комплекси от дезоксирибонуклеинови киселини (ДНК) и рибонуклеинови киселини (РНК).
Има поне 2 вида хеликази: ДНК и РНК.
ДНК хеликаза
ДНК хеликазите действат върху репликацията на ДНК и се характеризират с отделяне на ДНК от двойни вериги в единични нишки.
Хеликазна РНК
Тези ензими действат в метаболитните процеси на рибонуклеинова киселина (РНК) и в размножаването, репродукцията или рибозомалната биогенеза.
РНК хеликаза е също така ключова в процеса на пре-сплайсинг РНК (мРНК) и инициирането на протеинов синтез, след транскрипция на ДНК към РНК в клетъчното ядро.
таксономия
Тези ензими могат да бъдат диференцирани според тяхната хомология в аминокиселинното секвениране на централния аминокиселинен домен АТФаза, или за споделени причини за секвениране. Според класификацията те са групирани в 6 суперсемейства (SF 1-6):
SF1
Ензимите на тази суперсемейство имат полярност на транслокация 3'-5 'или 5'-3' и не образуват пръстеновидна структура.
SF2
Той е известен като най-голямата група хеликази и се състои основно от РНК хеликази. Те имат транслокационна полярност обикновено от 3'-5 'с много малко изключения.
Те имат девет мотива (на английски мотиви, които се превеждат като "повтарящи се елементи") на високо запазени аминокиселинни последователности и, подобно на SF1, не образуват пръстеновидни структури.
SF3
Те са вирусоподобни хеликази и имат уникална транслокационна полярност от 3'-5 '. Те притежават само четири силно запазени мотива за последователност и образуват пръстенни структури или пръстени.
SF4
Те са описани за пръв път в бактерии и бактериофаги. Те са група от репликиращи се или репликиращи хеликази.
Те имат уникална транслокационна полярност от 5'-3 'и имат пет силно запазени мотива за последователност. Тези хеликази се характеризират, защото образуват пръстени.
SF5
Те са протеини от типа Rho фактор. Хеликазите на SF5 суперфамилията са характерни за прокариотни организми и са хексамерни, зависими от АТФ. Смята се, че те са тясно свързани с SF4; освен това те представляват пръстеновидни, а не пръстеновидни форми.
SF6
Те са протеини, очевидно свързани с SF3 суперсемейството; въпреки това, SF6 представя домейн на АТФаза протеини, свързани с различни клетъчни дейности (ААА протеини), които не присъстват в SF3.
структура
Структурно всички хеликази имат силно запазени мотиви на последователността в предната част на тяхната първична структура. Част от молекулата има специфична аминокиселинна подредба, която зависи от специфичната функция на всяка хеликаза.
Най-изследваните структурно хеликази са тези на свръхсемейството SF1. Известно е, че тези протеини са групирани в 2 домена, много сходни с многофункционалните протеини на RecA, и тези домени образуват джоб между АТР свързването.
Неконсервативните области могат да имат специфични домени от типа на разпознаване на ДНК, домен на локализация на клетките и домейн на протеин-протеин.
функции
ДНК хеликаза
Функциите на тези протеини зависят от голямо разнообразие от фактори, сред които се открояват стресът на околната среда, потомството на клетките, генетичният фон и етапите на клетъчния цикъл.
Известно е, че ДНК хеликазите на SF1 изпълняват специфични функции в ремонта, репликацията, трансфера и рекомбинацията на ДНК.
Те разделят веригите на двойната спирала на ДНК и участват в поддръжката на теломероса, при ремонт чрез счупване на двойната нишка и в елиминирането на протеините, свързани с нуклеиновите киселини.
Хеликазна РНК
Както вече споменахме, РНК хеликазите са жизненоважни в по-голямата част от метаболитните процеси на РНК и също така е известно, че тези протеини участват в откриването на вирусна РНК.
Освен това те действат върху антивирусния имунен отговор, тъй като те откриват чужда РНК или чужда на организма (при гръбначните).
Медицинско значение
Хеликазите помагат на клетките да преодолеят ендогенния и екзогенния стрес, като избягват хромозомната нестабилност и поддържат клетъчния баланс.
Неуспехът на тази система или хомеостатичното равновесие е свързан с генетични мутации, включващи гени, които кодират протеини от хеликазен тип; по тази причина те са предмет на биомедицински и генетични изследвания.
След това ще споменем някои от болестите, свързани с мутации в гени, които кодират ДНК като хеликазоподобни протеини:
Синдром на Вернер
Това е генетично заболяване, причинено от мутация на ген, наречен WRN, който кодира хеликаза. Мутантната хеликаза не действа правилно и причинява редица заболявания, които заедно съставляват синдрома на Вернер.
Основната характеристика на тези, които страдат от тази патология, е преждевременното им стареене. За да се прояви болестта, мутантният ген трябва да се наследи от двамата родители; Неговата честота е много ниска и няма лечение за лечението му.
Синдром на Блум
Синдромът на Блум е генетично заболяване, причинено от мутацията на автозомния ген, наречен BLM, който кодира хеликазен протеин. Това се случва само за индивиди, хомозиготни за този характер (рецесивен).
Основната характеристика на това рядко заболяване е свръхчувствителност към слънчева светлина, която причинява кожни лезии на erythromatosus обрив тип. Все още няма лек.
Синдром на Ротмунд-Томсън
Той е известен също като вродена атрофична поикилодерма. Това е патология с генетичен произход много рядко: досега в света са описани по-малко от 300 случая.
Той се причинява от мутация на гена RECQ4, автозомна ген с рецесивна проява, която се намира на хромозома 8.
Симптомите или състоянията на този синдром включват ювенилни катаракти, аномалии в скелетната система, депигментация, дилатация на капилярите и атрофия на кожата (poikiloderma). В някои случаи може да възникне хипертиреоидизъм и дефицит в производството на тестостерон.
