BRANDUOLIAI: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, TIPAI IR FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Į nukleazės yra fermentų, kurie yra atsakingi už pažeminimą nukleino rūgščių. Jie tai daro hidrolizuodami fosfodiesterinius ryšius, kurie kartu laiko nukleotidus. Dėl šios priežasties jie literatūroje taip pat žinomi kaip fosfodiesterazės. Šie fermentai randami beveik visuose biologiniuose dariniuose ir vaidina pagrindinį vaidmenį DNR replikacijos, taisymo ir kituose procesuose.

Apskritai, mes galime jas klasifikuoti priklausomai nuo nukleorūgščių, kurias jos skaldo: nukleazės, kurių substratas yra RNR, vadinamos ribonukleazėmis, o DNR tos, kurios yra žinomos kaip dezoksiribonukleazės. Yra keletas nespecifinių, galinčių skaidyti DNR ir RNR.

Fosfodiesterinis ryšys. Šaltinis: „Xvazquez“

Kita plačiai naudojama klasifikacija priklauso nuo fermento veikimo. Jei ji atlieka savo darbą palaipsniui, pradedant nuo nukleorūgščių grandinės galų, jie vadinami egzonukleazėmis. Priešingai, jei lūžis įvyksta vidiniame grandinės taške, jie vadinami endonukleazėmis.

Šiuo metu tam tikros endonukleazės yra plačiai naudojamos rekombinantinės DNR technologijoje molekulinės biologijos laboratorijose. Tai yra neįkainojama priemonė eksperimentiškai manipuliuoti nukleorūgštimis.

charakteristikos

Nukleazės yra biologinio baltymo pobūdžio molekulės, turinčios fermentinį aktyvumą. Jie geba hidrolizuoti ryšius, kurie prisijungia prie nukleotidų nukleorūgštyse.

Jie veikia per bendrą rūgšties-bazės katalizę. Šią reakciją galima suskirstyti į tris pagrindinius etapus: nukleofilinę ataką, neigiamai įkrauto tarpinio produkto formavimąsi ir, kaip paskutinį žingsnį, jungties nutrūkimą.

Yra fermento tipas, vadinamas polimerazėmis, atsakingas už DNR (replikacijos metu) ir RNR (transkripcijos) sintezės katalizavimą. Kai kurių rūšių polimerazės pasižymi nukleazės aktyvumu. Kaip ir polimerazės, šį aktyvumą rodo ir kiti giminingi fermentai.

Struktūra

Nukleazės yra labai nevienalytis fermentų rinkinys, kur mažai ryšys tarp jų struktūros ir veikimo mechanizmo. Kitaip tariant, šių fermentų struktūra labai skiriasi, todėl negalime paminėti jokios struktūros, būdingos visiems jiems.

Tipai

Yra keletas rūšių nukleazių ir taip pat skirtingos sistemos joms klasifikuoti. Šiame straipsnyje aptarsime dvi pagrindines klasifikavimo sistemas: atsižvelgiant į nukleorūgšties rūšį, kurią jos skaido, ir pagal tai, kaip fermentas puola.

Jei skaitytojas domisi, jie gali ieškoti trečdaliu platesnio klasifikavimo pagal kiekvienos nukleazės funkciją (žr. Yang, 2011).

Būtina paminėti, kad šiose fermentinėse sistemose taip pat yra nukleazių, kurios nėra būdingos jų substratui ir gali skaidyti abiejų rūšių nukleorūgštis.

Pagal naudojamo substrato specifiką

Yra dvi nukleorūgščių rūšys, kurios organinėms būtybėms yra beveik visur: dezoksiribonukleino rūgštis arba DNR ir ribonukleino rūgštis, RNR. Specifiniai fermentai, kurie skaido DNR, yra vadinami dezoksiribonukleazėmis, o RNR - ribonukleazėmis.

Pagal išpuolio formą

Jei nukleorūgšties grandinė yra užpulta endolitiškai, tai yra, vidiniuose grandinės regionuose, fermentas vadinamas endonukleazė. Alternatyvus priepuolis pamažu atsiranda viename grandinės gale, o fermentai, kurie ją vykdo, yra egzonukleazės. Kiekvieno fermento veikimas sukelia skirtingas pasekmes.

Kadangi egzonukleazės atskiria nukleotidus po žingsnio, poveikis substratui nėra labai drastiškas. Priešingai, endonukleazių veikimas yra ryškesnis, nes jie gali suskaidyti grandinę skirtinguose taškuose. Pastarasis gali pakeisti net DNR tirpalo klampumą.

Egzonukleazės buvo esminiai elementai aiškinantis ryšį, kuris kartu laikė nukleotidus.

Endonukleazių skilimo vietos specifiškumas skiriasi. Yra keletas tipų (pvz., Fermento dezoksiribonukleazė I), kurie gali pjauti nespecifinėse vietose ir generuoti palyginti atsitiktinius pjūvius sekos atžvilgiu.

Priešingai, mes turime labai specifinių endonukleazių, kurios pjaustosi tik tam tikromis sekomis. Vėliau paaiškinsime, kaip molekuliniai biologai pasinaudoja šia savybe.

Yra keletas nukleazių, kurios gali veikti ir kaip endo-, ir kaip egzonukleazės. To pavyzdys yra vadinamoji mikrokoninė nukleazė.

funkcijos

Branduoliai katalizuoja daugybę gyvybiškai svarbių reakcijų. Nukleazės aktyvumas yra būtinas DNR replikacijos elementas, nes jie padeda pašalinti pradmenis ar pradmenis ir dalyvauti taisant klaidas.

Tokiu būdu nukleazės tarpininkauja dviem tokiems svarbiems procesams kaip rekombinacija ir DNR atkūrimas.

Tai taip pat prisideda prie struktūrinių DNR pokyčių, tokių kaip topoizomerizacija ir specifinės vietos rekombinacija, generavimo. Kad visi šie procesai vyktų, reikalingas laikinas fosfodiesterio jungties nutrūkimas, kurį atlieka nukleazės.

RNR nukleazės taip pat dalyvauja pagrindiniuose procesuose. Pavyzdžiui, brandinant pasiuntinį ir apdorojant trukdančias RNR. Lygiai taip pat jie dalyvauja užprogramuotos ląstelių mirties ar apoptozės procesuose.

Vienaląsčiuose organizmuose nukleazės reprezentuoja gynybos sistemą, leidžiančią virškinti svetimas DNR, patenkančias į ląstelę.

Pritaikymai: restrikcijos fermentai

Molekuliniai biologai pasinaudoja tam tikrų nukleazių, vadinamų specifinėmis restrikcijos nukleazėmis, specifiškumu. Biologai pastebėjo, kad bakterijos sugeba suvirškinti svetimas DNR, kurios buvo įvestos naudojant metodus laboratorijoje.

Gilindamiesi į šį reiškinį, mokslininkai atrado restrikcijos nukleazes - fermentus, kurie DNR pjauna tam tikromis nukleotidų sekomis. Jie yra savotiškos „molekulinės žirklės“ ir mes randame juos pagamintus pardavimui.

Bakterijų DNR yra „imunitetas“ šiam mechanizmui, nes yra apsaugotas cheminėmis sekų, kurios skatina skilimą, modifikacijomis. Kiekviena bakterijų rūšis ir kamienas turi specifines nukleazes.

Šios molekulės yra labai naudingos, nes jos užtikrina, kad pjūvis visada bus atliekamas toje pačioje vietoje (4–8 nukleotidų ilgio). Jie naudojami rekombinantinėje DNR technologijoje.

Kaip alternatyva, atliekant kai kurias įprastas procedūras (tokias kaip PGR), nukleazių buvimas neigiamai veikia procesą, nes jie suvirškina medžiagą, kurią reikia analizuoti. Dėl šios priežasties kai kuriais atvejais būtina taikyti šių fermentų inhibitorius.

Nuorodos

1. Brownas, T. (2011). Įvadas į genetiką: molekulinis požiūris. Girlianda mokslas.
2. Davidsonas, J., ir Adamsas, RLP (1980). Davidsono branduolinių rūgščių biochemija. Aš atbuline eiga.
3. Nishino, T., ir Morikawa, K. (2002). Nukleazių struktūra ir funkcijos atliekant DNR remontą: DNR žirklių forma, sukibimas ir ašmenys. Onkogenas, 21 (58), 9022.
4. Stoddard, BL (2005). Homingo endonukleazės struktūra ir funkcija. Ketvirtinės biofizikos apžvalgos, 38 (1), 49–95.
5. Yang, W. (2011). Branduoliai: struktūros, funkcijos ir mechanizmo įvairovė. Ketvirtinės biofizikos apžvalgos, 44 (1), 1-93.