Характеристики, структури та функції Хелікаса

The геликази відноситься до групи ферментів протеїно-гідролітичного типу, дуже важливих для всіх живих організмів; їх ще називають моторними білками. Вони переміщуються по клітинній цитоплазмі, перетворюючи хімічну енергію в механічну роботу шляхом гідролізу АТФ.

Її найважливішою функцією є розрив водневих зв'язків між азотистими основами нуклеїнових кислот, що дозволяє їх реплікацію. Важливо підкреслити, що гелікази є практично повсюдними, оскільки вони присутні у вірусах, бактеріях і в еукаріотичних організмах..

Перший з цих білків або ферментів був виявлений в 1976 році в бактерії Escherichia coli; через два роки в еукаріотичному організмі, у рослинах лілії, була виявлена ​​перша геліказа.

В даний час геликазние білки були охарактеризовані у всіх природних царствах, включаючи віруси, що означає, що були отримані великі знання про ці гідролітичні ферменти, їх функції в організмах та їх механістична роль.

Індекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 ДНК-геликаза
  • 1,2 геликази РНК
• 2 Таксономія
  • 2.1 SF1
  • 2.2 SF2
  • 2.3 SF3
  • 2.4 SF4
  • 2.5 SF5
  • 2.6 SF6
• 3 Структура
• 4 Функції
  • 4.1 ДНК геликази
  • 4.2 РНК-геліказа
• 5 Медичне значення
  • 5.1 Синдром Вернера
  • 5.2 Синдром Блума
  • 5.3 Синдром Ротмунда-Томсона
• 6 Посилання

Особливості

Гелікази - це біологічні або природні макромолекули, які прискорюють хімічні реакції (ферменти). Вони характеризуються головним чином відділенням хімічних комплексів аденозинтрифосфату (АТФ) гідролізом.

Ці ферменти використовують АТФ для зв'язування і реконструкції комплексів дезоксирибонуклеїнових кислот (ДНК) і рибонуклеїнових кислот (РНК).

Існує щонайменше 2 типи спіралей: ДНК і РНК.

ДНК геликази

ДНК-геликази діють на реплікацію ДНК і характеризуються розділенням ДНК з подвійних ниток на окремі ланцюги.

Хеликазна РНК

Ці ферменти діють в метаболічних процесах рибонуклеїнової кислоти (РНК) і в розмноженні, розмноженні або рибосомальному біогенезі.

РНК-геликаза є також ключовим у процесі попередньої сплайсингу РНК (мРНК) і ініціації синтезу білка після транскрипції ДНК до РНК в ядрі клітини.

Таксономія

Ці ферменти можуть бути диференційовані відповідно до їх гомології в амінокислотному секвенування центрального амінокислотного домену АТФази, або для загальних причин послідовності. Згідно з класифікацією, вони згруповані в 6 суперсімейств (SF 1-6):

SF1

Ферменти цього суперсімейства мають полярність транслокації 3'-5 'або 5'-3' і не утворюють кільцевих структур \ t.

SF2

Він відомий як найбільша група геліказ і складається в основному з геліказ РНК. Вони представляють полярність транслокації, як правило, 3'-5 'з дуже невеликими винятками.

Вони мають дев'ять мотивів (з англійської мови мотиви, що перекладається як "повторювані елементи") висококонсервативних амінокислотних послідовностей і, подібно до SF1, не утворюють кільцевих структур.

SF3

Вони є вірусоподібними спіралями і мають унікальну транслокаційну полярність 3'-5 '. Вони мають тільки чотири висококонсервативні мотиви послідовності і утворюють кільцеві структури або кільця.

SF4

Вони вперше описані в бактеріях і бактеріофагах. Вони являють собою групу реплікаційних або реплікативних геликаз.

Вони мають унікальну транслокаційну полярність 5'-3 'і мають п'ять висококонсервативних мотивів послідовності. Ці геликази характеризуються тим, що вони утворюють кільця.

SF5

Це білки типу фактора Rho. Гелікази надсімейства SF5 характерні для прокаріотичних організмів і є гексамерними, залежними від АТФ. Вважається, що вони тісно пов'язані з SF4; Вони також мають кільцеві і не кільцеві форми.

SF6

Вони являють собою білки, які, очевидно, пов'язані з суперсімейством SF3; однак, SF6 являє собою домен АТФазних білків, асоційованих з різноманітною клітинною активністю (білки AAA), не присутні в SF3.

Структура

Структурно всі гелікази мають висококонсервативні мотиви послідовності в передній частині їх первинної структури. Частина молекули має певну амінокислотну композицію, яка залежить від конкретної функції кожної геликази.

Найбільш вивченими структурно геликазами є суперсімейство SF1. Відомо, що ці білки згруповані в 2 домени, дуже схожі на багатофункціональні білки RecA, і ці домени утворюють кишеню, що зв'язує АТФ, між ними..

Неконсервативні області можуть представляти специфічні домени типу розпізнавання ДНК, домен клітинної локалізації та білково-білковий домен.

Функції

ДНК геликази

Функції цих білків залежать від важливого різноманіття факторів, серед яких виділяються екологічний стрес, лінія клітин, генетичний фон і стадії клітинного циклу..

Відомо, що геликази ДНК SF1 виконують специфічні функції в ремонті, реплікації, передачі та рекомбінації ДНК.

Відокремлюють ланцюги подвійної спіралі ДНК і беруть участь у підтримці теломер, в ремонті за рахунок обриву подвійної нитки і у ліквідації білків, пов'язаних з нуклеїновими кислотами..

Хеликазна РНК

Як згадувалося раніше, РНК геликази є життєво важливими у переважній більшості метаболічних процесів РНК, і також відомо, що ці білки беруть участь у виявленні вірусної РНК.

Крім того, вони діють на противірусну імунну відповідь, оскільки вони виявляють чужорідні або чужорідні РНК в організмі (у хребетних).

Медичне значення

Хеліциси допомагають клітинам подолати ендогенний і екзогенний стрес, уникаючи хромосомної нестабільності і підтримуючи клітинний баланс.

Неспроможність цієї системи або гомеостатичне рівновагу пов'язана з генетичними мутаціями, що включають гени, що кодують білки типу геліказа; з цієї причини вони є предметом біомедичних і генетичних досліджень.

Нижче ми згадаємо деякі захворювання, пов'язані з мутаціями в генах, які кодують ДНК як геликазние білки:

Синдром Вернера

Це генетичне захворювання, викликане мутацією гена WRN, який кодує геликазу. Мутантна геликаза не діє правильно і викликає ряд захворювань, які разом складають синдром Вернера.

Основною характеристикою тих, хто страждає від цієї патології, є їх передчасне старіння. Для прояву захворювання мутантний ген повинен успадковуватися від обох батьків; його захворюваність дуже низька і немає лікування для її лікування.

Синдром Блума

Синдром Блума - це генетичне захворювання, викликане мутацією аутосомного гена, який називається BLM, кодує білок геликази. Це відбувається лише для осіб, гомозиготних за цим характером (рецесивний).

Основною характеристикою цього рідкісного захворювання є підвищена чутливість до сонячного світла, що викликає ураження шкіри типу еритроматозу. До цих пір немає лікування.

Синдром Ротмунда-Томсона

Вона також відома як вроджена атрофічна пойкилодерма. Це патологія генетичного походження дуже рідкісна: на сьогоднішній день описано менше 300 випадків. 

Це обумовлено мутацією гена RECQ4 - аутосомного гена з рецесивним проявом, який розташований на хромосомі 8.

Симптоми або стани цього синдрому включають ювенільну катаракту, аномалії в скелетній системі, депігментацію, розширення капілярів і атрофію шкіри (poikiloderma). У деяких випадках може виникнути гіпертиреоз і дефіцит виробництва тестостерону.

Список літератури

1. R.M. Brosh (2013). ДНК-геликази, що беруть участь у репарації ДНК та їх роль у раку. Відгуки про природу Рак.
2. Helicase Отримано з nature.com.
3. Helicase Отримано з en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011). Синдром Ротмунда-Томпсона (вроджена атрофічна пойкилодермія) у вагітної жінки. Клініка та дослідження в гінекології та акушерстві.
5. K.D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Структура і механізми геліказ SF1 ДНК. Досягнення в експериментальній медицині та біології.
6. Синдром Блума. Відновлено з medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Структура та механізм транслоказ спіральної та нуклеїнової кислот. Щорічний огляд біохімії.