EGZONUKLEAZĖ: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Kad Egzonuklezės yra iš nukleazių kuri skaldo nukleino rūgštis pagal vieną iš jų laisvųjų galų tipas - arba 3 'arba 5'. Rezultatas yra laipsniškas genetinės medžiagos virškinimas, išskiriant nukleotidus po vieną. Šių fermentų atitikmuo yra endonukleazės, kurios hidrolizuoja nukleorūgštis vidinėse grandinės dalyse.

Šie fermentai veikia hidrolizuodami nukleotidų grandinės fosfodiesterinius ryšius. Jie dalyvauja palaikant genomo stabilumą ir atliekant įvairius ląstelių metabolizmo aspektus.

Šaltinis: Christopherrussell

Tiksliau, tiek prokariotinėse, tiek eukariotinėse linijose randame skirtingų tipų egzonukleazių, kurios dalyvauja DNR replikacijoje ir atstatyme bei RNR brendime ir skaidyme.

charakteristikos

Egzonukleazės yra tam tikros rūšies nukleazės, kurios palaipsniui hidrolizuoja nukleorūgščių grandinių fosfodiesterinius ryšius viename iš jų galų, arba 3 ', arba 5'.

Fosfodiesterinis ryšys susidaro kovalentiniu ryšiu tarp hidroksilo grupės, esančios 3 'anglyje, ir fosfato grupės, esančios 5' anglies atžvilgiu. Abiejų cheminių grupių jungtis lemia dvigubą esterio jungtį. Egzonukleazių - ir apskritai nukleazių - funkcija yra nutraukti šias chemines jungtis.

Egzistuoja daugybė egzonukleazių. Šie fermentai gali naudoti DNR arba RNR kaip substratą, priklausomai nuo nukleazės tipo. Tuo pačiu būdu molekulė gali būti vienguba arba dviguba juosta.

funkcijos

Vienas iš svarbiausių aspektų palaikant organizmo gyvybę optimaliomis sąlygomis yra genomo stabilumas. Laimei, genetinė medžiaga turi daugybę labai efektyvių mechanizmų, leidžiančių ją atitaisyti, jei ji paveikta.

Šie mechanizmai reikalauja kontroliuojamo fosfodiesterinių ryšių nutraukimo, ir, kaip minėta, nukleazės yra fermentai, atliekantys šią gyvybinę funkciją.

Polimerazės yra fermentai, esantys tiek eukariotuose, tiek prokariotuose, kurie dalyvauja nukleorūgščių sintezėje. Bakterijose buvo apibūdintos trys rūšys, o eukariotuose - penkios. Šiuose fermentuose eksonukleazių aktyvumas yra būtinas jų funkcijoms atlikti. Toliau pamatysime, kaip jie tai daro.

Egzonukleazės aktyvumas bakterijose

Bakterijose visos trys polimerazės turi eksonukleazinį aktyvumą. I polimerazė aktyvuoja dviem kryptimis: 5'-3 'ir 3'-5', tuo tarpu II ir III rodo aktyvumą tik 3'-5 'kryptimi.

5'-3 'aktyvumas leidžia fermentui pašalinti gruntą iš RNR, pridedant fermento, vadinamo primase. Vėliau sukurtas tarpas bus užpildytas naujai sintetintais nukleotidais.

Pirmasis yra iš kelių nukleotidų sudaryta molekulė, leidžianti pradėti DNR polimerazės aktyvumą. Taigi ji visada bus replikacijos renginyje.

Jei DNR polimerazė prideda neatitinkantį nukleotidą, ji gali ją pataisyti dėl egzonukleazės aktyvumo.

Egzonukleazių aktyvumas eukariotuose

Penkios šių organizmų polimerazės žymimos graikiškomis raidėmis. Tik gama, delta ir epsilonas rodo eksonukleazės aktyvumą, visi 3'-5 'kryptimi.

Gama DNR polimerazė yra susijusi su mitochondrijų DNR replikacija, o likusios dvi dalyvauja branduolyje esančios genetinės medžiagos replikacijoje ir jos atstatyme.

Degradacija

Eksonukleazės yra pagrindiniai fermentai, šalinantys tam tikras nukleorūgščių molekules, kurių organizmui nebereikia.

Kai kuriais atvejais ląstelė turi neleisti, kad šie fermentai veiktų nukleorūgštis, kurios turi būti išsaugotos.

Pvz., Prie „Messenger RNR“ pridedamas „dangtelis“. Tai susideda iš galinio guanino ir dviejų ribozės vienetų metilinimo. Manoma, kad dangtelio funkcija yra DNR apsauga nuo 5 'egzonukleazės veikimo.

Pavyzdžiai

Viena iš būtinų egzonukleazių genetiniam stabilumui palaikyti yra žmogaus egzonukleazė I, sutrumpintai vadinama hExo1. Šis fermentas randamas skirtinguose DNR atkūrimo keliuose. Tai aktualu palaikant telomerus.

Ši egzonukleazė leidžia ištaisyti abiejų grandinių spragas, kurios, neatitaisytos, gali sukelti chromosomų pertvarkymus ar ištrynimus, dėl kurių pacientas serga vėžiu ar per anksti sensta.

Programos

Kai kurios egzonukleazės yra komercinės paskirties. Pvz., I egzonukleazė, leidžianti skaidyti vienos juostos pradmenis (negali skaidyti dvigubos juostos substratų), III egzonukleazė naudojama vietai nukreiptai mutagenezei, o lambda egzonukleazė gali būti naudojama nukleotido, esančio Dvigubos juostos DNR 5 'galas.

Istoriškai egzonukleazės buvo lemiami elementai aiškinantis ryšius, laikančius kartu nukleorūgščių statybinius blokus: prigimtį.

Be to, kai kuriais senesniais sekos sudarymo būdais egzonukleazių poveikis buvo derinamas su masių spektrometrijos naudojimu.

Kadangi egzonukleazės produktas yra laipsniškas oligonukleotidų atpalaidavimas, tai buvo patogus sekos analizės įrankis. Nors metodas neveikė labai gerai, jis buvo naudingas trumpoms sekoms.

Tokiu būdu egzonukleazės laboratorijoje laikomos labai lanksčiomis ir neįkainojamomis priemonėmis, skirtomis manipuliuoti nukleorūgštimis.

Struktūra

Egzonukleazių struktūra yra labai įvairi, todėl jų savybių apibendrinti neįmanoma. Tą patį galima ekstrapoliuoti įvairių rūšių nukleazėms, kurias randame gyvuose organizmuose. Todėl aprašysime taškinio fermento struktūrą.

I egzonukleazė (ExoI), paimta iš pavyzdinio organizmo Escherichia coli, yra monomerinis fermentas, dalyvaujantis rekombinacijoje ir genetinės medžiagos atstatyme. Dėl kristalografijos metodų taikymo buvo parodyta jo struktūra.

Be polimerazės egzonukleazės domeno, fermentas apima ir kitus domenus, vadinamus SH3. Visi trys regionai susijungia ir sudaro savotišką C, nors kai kurie segmentai daro fermentą panašų į O.

Nuorodos

1. Breyer, WA, ir Matthews, BW (2000). Escherichia coli egzonukleazės struktūra Aš pateikiu, kaip pasiekiamas procesiškumas. Gamtos struktūrinė ir molekulinė biologija, 7 (12), 1125.
2. Brownas, T. (2011). Įvadas į genetiką: molekulinis požiūris. Girlianda mokslas.
3. Davidsonas, J., ir Adamsas, RLP (1980). Davidsono branduolinių rūgščių biochemija. Aš atbuline eiga.
4. Hsiao, YY, Duh, Y., Chen, YP, Wang, YT ir Yuan, HS (2012). Kaip egzonukleazė nusprendžia, kur sustoti nukrypusi rūgštis: RNazės T - produkto kompleksų kristalų struktūros. Nukleorūgščių tyrimai, 40 (16), 8144–8154.
5. Khare, V., & Eckert, KA (2002). Korekcinis DNR polimerazių 3 ′ → 5 ′ eksonukleazinis aktyvumas: kinetinis barjeras DNR transliacijos sintezei. Mutacijos tyrimai / Fundamentalūs ir molekuliniai mutagenezės mechanizmai, 510 (1–2), 45–54.
6. Kolodner, RD, ir Marsischky, GT (1999). Eukariotų DNR neatitikimo taisymas. Dabartinė nuomonė genetikos ir plėtros srityje, 9 (1), 89–96.
7. Nishino, T., ir Morikawa, K. (2002). Nukleazių struktūra ir funkcijos atliekant DNR remontą: DNR žirklių forma, sukibimas ir ašmenys. Onkogenas, 21 (58), 9022.
8. Oransas, J., McSweeney, EA, Iyer, RR, Hastas, MA, Hellinga, HW, Modrichas, P., ir Beese, LS (2011). Žmogaus 1 egzonukleazės DNR komplekso struktūros rodo vieningą nukleazių šeimos mechanizmą. Cell, 145 (2), 212–223.
9. Yang, W. (2011). Branduoliai: struktūros, funkcijos ir mechanizmo įvairovė. Ketvirtinės biofizikos apžvalgos, 44 (1), 1-93.