Plik nukleazy To enzymy odpowiedzialne za degradację kwasów nukleinowych. Robią to poprzez hydrolizę wiązań fosfodiestrowych, które trzymają razem nukleotydy. Z tego powodu są one również znane w literaturze jako fosfodiesterazy. Enzymy te znajdują się w prawie wszystkich jednostkach biologicznych i odgrywają fundamentalną rolę w replikacji, naprawie DNA i innych procesach..
Ogólnie rzecz biorąc, możemy je sklasyfikować w zależności od rodzaju kwasów nukleinowych, które rozszczepiają: nukleazy, których substratem jest RNA, nazywane są rybonukleazami, a te z DNA - deoksyrybonukleazami. Istnieje kilka niespecyficznych, zdolnych do degradacji zarówno DNA, jak i RNA.
Inna szeroko stosowana klasyfikacja zależy od działania enzymu. Jeśli wykonuje swoje zadanie stopniowo, zaczynając na końcach łańcucha kwasu nukleinowego, nazywane są egzonukleazami. W przeciwieństwie do tego, jeśli pęknięcie następuje w wewnętrznym punkcie łańcucha, nazywa się je endonukleazami..
Obecnie niektóre endonukleazy są szeroko stosowane w technologii rekombinacji DNA w laboratoriach biologii molekularnej. Są to nieocenione narzędzia do eksperymentalnej manipulacji kwasami nukleinowymi..
Indeks artykułów
Nukleazy to biologiczne cząsteczki o charakterze białkowym, wykazujące aktywność enzymatyczną. Są zdolne do hydrolizowania wiązań łączących nukleotydy w kwasach nukleinowych.
Działają poprzez ogólną katalizę kwasowo-zasadową. Reakcję tę można podzielić na trzy podstawowe etapy: atak nukleofilowy, tworzenie ujemnie naładowanego związku pośredniego i, jako ostatni etap, zerwanie wiązania..
Istnieje rodzaj enzymu zwanego polimerazami, odpowiedzialnego za katalizowanie syntezy zarówno DNA (w procesie replikacji), jak i RNA (w transkrypcji). Niektóre typy polimerazy wykazują aktywność nukleaz. Podobnie jak polimerazy, inne pokrewne enzymy również wykazują tę aktywność..
Nukleazy to niezwykle niejednorodny zestaw enzymów, w którym istnieje niewielki związek między ich strukturą a mechanizmem działania. Oznacza to, że istnieje drastyczna różnica między strukturą tych enzymów, więc nie możemy wspomnieć o żadnej wspólnej strukturze dla nich wszystkich..
Istnieje wiele rodzajów nukleaz, a także różne systemy ich klasyfikacji. W tym artykule omówimy dwa główne systemy klasyfikacji: ze względu na rodzaj kwasu nukleinowego, który ulegają degradacji oraz zgodnie ze sposobem ataku enzymu..
Jeśli czytelnik jest zainteresowany, może poszukać trzeciej, bardziej rozbudowanej klasyfikacji, opartej na funkcji każdej nukleazy (patrz Yang, 2011)..
Należy wspomnieć, że nukleazy istnieją również w tych układach enzymatycznych, które nie są specyficzne dla ich substratu i mogą degradować oba typy kwasów nukleinowych..
Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych, które są praktycznie wszechobecne dla istot organicznych: kwas dezoksyrybonukleinowy, czyli DNA, i kwas rybonukleinowy, RNA. Specyficzne enzymy degradujące DNA nazywane są dezoksyrybonukleazami, a RNA - rybonukleazami.
Jeśli łańcuch kwasu nukleinowego jest atakowany endolitycznie, to znaczy w wewnętrznych obszarach łańcucha, enzym nazywany jest endonukleazą. Alternatywny atak następuje stopniowo na jednym końcu łańcucha, a enzymy, które go przeprowadzają, są egzonukleazami. Działanie każdego enzymu ma różne konsekwencje.
Ponieważ egzonukleazy oddzielają nukleotydy krok po kroku, wpływ na substrat nie jest zbyt drastyczny. Wręcz przeciwnie, działanie endonukleaz jest wyraźniejsze, ponieważ mogą rozszczepiać łańcuch w różnych punktach. Ten ostatni może zmienić nawet lepkość roztworu DNA.
Egzonukleazy były kluczowymi elementami w wyjaśnianiu natury wiązania, które utrzymywało razem nukleotydy.
Specyfika miejsca rozszczepienia przez endonukleazę jest różna. Istnieją pewne typy (takie jak enzym dezoksyrybonukleazy I), które mogą ciąć w niespecyficznych miejscach, generując względnie losowe cięcia w odniesieniu do sekwencji.
W przeciwieństwie do tego mamy bardzo specyficzne endonukleazy, które tną tylko w określonych sekwencjach. Później wyjaśnimy, w jaki sposób biolodzy molekularni wykorzystują tę właściwość.
Istnieje kilka nukleaz, które mogą działać zarówno jako endo, jak i egzonukleazy. Przykładem tego jest tak zwana nukleaza mikrokoniczna.
Nukleazy katalizują szereg reakcji niezbędnych do życia. Aktywność nukleazy jest istotnym elementem replikacji DNA, ponieważ pomaga w usunięciu startera lub pierwszy i uczestniczyć w poprawianiu błędów.
W ten sposób nukleazy pośredniczą w dwóch ważnych procesach, takich jak rekombinacja i naprawa DNA..
Przyczynia się również do generowania zmian strukturalnych w DNA, takich jak topoizomeryzacja i rekombinacja specyficzna dla miejsca. Aby wszystkie te procesy mogły zajść, konieczny jest tymczasowy rozpad wiązania fosfodiestrowego, przeprowadzany przez nukleazy.
W RNA nukleazy uczestniczą również w podstawowych procesach. Na przykład w dojrzewaniu przekaźnika i przetwarzaniu interferujących RNA. W ten sam sposób biorą udział w procesach programowanej śmierci komórki lub apoptozy..
W organizmach jednokomórkowych nukleazy stanowią system obronny, który umożliwia im trawienie obcego DNA, które dostało się do komórki.
Biolodzy molekularni wykorzystują specyficzność pewnych nukleaz zwanych specyficznymi nukleazami restrykcyjnymi. Biolodzy zauważyli, że bakterie są w stanie trawić obce DNA, które zostało wprowadzone za pomocą technik laboratoryjnych.
Zagłębiając się w to zjawisko, naukowcy odkryli nukleazy restrykcyjne - enzymy tnące DNA w określonych sekwencjach nukleotydów. To rodzaj „molekularnych nożyczek” i znajdujemy je na sprzedaż.
DNA bakterii jest „odporne” na ten mechanizm, ponieważ jest chronione przez chemiczne modyfikacje sekwencji, które sprzyjają degradacji. Każdy gatunek i szczep bakterii ma swoje specyficzne nukleazy.
Te cząsteczki są bardzo przydatne, ponieważ zapewniają, że cięcie będzie zawsze wykonywane w tym samym miejscu (o długości od 4 do 8 nukleotydów). Stosowane są w technologii rekombinacji DNA.
Alternatywnie, w niektórych rutynowych procedurach (takich jak PCR) obecność nukleaz negatywnie wpływa na proces, ponieważ trawią one materiał, który wymaga analizy. Z tego powodu w niektórych przypadkach konieczne jest zastosowanie inhibitorów tych enzymów..
Jeszcze bez komentarzy