Nukleāzes

Nukleāzes ir fermenti, kuru funkcija ir sadalīt nukleīnskābes, piemēram, ribonukleīnskābi vai dezoksiribonukleīnskābi. To sauc par pilnīgu vai daļēju substrāta sagremošanu.

Kas ir nukleāzes

Par nukleīnskābju sadalīšanos parasti ir atbildīgas nukleāzes. Nukleīnskābi var sadalīt gan no nukleīnskābes molekulu galiem, gan no tās centra.

Ir arī tā saucamās restrikcijas nukleāzes, kas izdala nukleīnskābju secības tikai no noteiktiem reģioniem. Nukleāzes klasificē pēc dažādiem kritērijiem. Viens kritērijs ir nukleīnskābes tips (dezoksiribonukleīnskābe vai ribonukleīnskābe). Vēl viens kritērijs attiecas uz sekundāro struktūru, piemēram, divkāršu vai vienvirziena. Kritēriju izvēlei ir svarīgi arī tas, vai noārdīšanās notiek no molekulas galiem vai no vidus. Nākamais jautājums ir par to, kur uzbrukuma vieta atrodas starp cukura un fosfāta struktūras 5 'un 3' pozīcijām.

Secībai specifiskās un nespecifiskās bāzes secības loma arī nonāk klasifikācijas kritēriju noteikšanā. Saskaņā ar šiem kritērijiem pastāv dažādas klasifikācijas klases. Nukleāzes var klasificēt eksonukleāzēs, endonukleāzēs, dezoksiribonukleāzēs un ribonukleāzēs.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Nukleāžu funkcijas ir dažādas. Svarīga funkcija ir svešas DNS vai RNS šķelšana - gan sekvencei specifiska, gan nespecifiska. Par šo uzdevumu ir atbildīgas restrikcijas endonukleāzes.

Viņi sadala nukleīnskābes noteiktos punktos prom no tā galiem. Vai nu līdzīgas nukleīnskābju sekvences tiek sadalītas, vai arī rodas nespecifiskas sekvences. Restrikcijas endonukleāzes ir daļa no imūnsistēmas, jo tās sadala svešas nukleīnskābes. Nespecifiskas nukleāzes bieži ir atbildīgas par nukleīnskābju sagremošanu. Tomēr viņi arī sagremo atmirušo šūnu nukleīnskābes ieprogrammētās šūnu nāves, apoptozes laikā. Šeit lielu lomu spēlē DNāze, kas īpaši rodas aizkuņģa dziedzerī, aknās, trombocītos un asins plazmā.

MRNS ietekmē RNāžu klātbūtne. Kontrolēts RNS sadalījums kontrolē gēnu ekspresijas regulēšanu. Eksonukleāzes no galiem sadala atsevišķas DNS vai RNS molekulas. Nukleīnskābju secībai šeit nav nozīmes. Šo enzīmu funkcija ir pilnībā sadalīt nukleīnskābes atbilstošajos nukleotīdos. Nukleotīdi vai nu kalpo kā celtniecības bloki nukleīnskābju atjaunošanai, vai arī tie ir pilnībā sadalīti. Gēnu inženierijas procesos restrikcijas nukleāzes tiek izmantotas kā molekulārie griezējinstrumenti nevēlamu nukleīnskābju secību mērķtiecīgai noņemšanai.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Īpaši svarīgs diferencēšanas kritērijs ir atšķirība starp DNāzēm un RNāzēm. DNāzes sadala DNS. Ir gan neitrālas, gan skābas DNāzes. Neitrālās DNāzes īpaši veidojas aizkuņģa dziedzerī, aknās, asins plazmā un trombocītos. Tur viņi kontrolē DNS sadalīšanos kā daļu no apoptozes.

DNS noārdīšana ar neitrālas DNāzes palīdzību veido nukleozīda-5-fosfātus. Lai nesadalītu ģenētisko materiālu nespecifiski, neitrāla DNāze veido kompleksu ar olbaltumvielu aktīnu. Šis komplekss tiek uzskatīts par nukleāzes glabāšanas formu. Skābā DNāze (DNāze II) atrodas arī aizkuņģa dziedzerī un asins plazmā, bet arī urīnā un mātes pienā. Ar skābās DNāzes palīdzību DNS tiek sadalīta nukleozīda-3-fosfātos. RNāzes parāda lielāku dažādību. Cilvēkiem ir zināmas apmēram 50 dažādas RNāzes, no kurām 9 ir saistītas ar retām iedzimtām slimībām.

RNāzes savukārt var iedalīt eksoribonukleāzēs un endoribonukleāzēs atkarībā no tā, vai RNS galos ir sadalījusies vai sadalīta virknē. Cita starpā RNāzēm ir svarīga funkcija gēnu regulēšanā, īpaši ierobežojot tRNS kalpošanas laiku. Viņi atbalsta arī pielāgotu jaunas RNS ražošanu. Turklāt, kā daļa no imūnsistēmas, viņi ir iesaistīti cīņā pret iebrūkošajiem vīrusu RNS. Vissvarīgākās RNāzes ir RNāze A, RNāze H, RNāze P, RNāze R un RNāze D. RNāze A īpaši sadala RNS pēc pirimidīna slāpekļa bāzes, piemēram, uracila vai citozīna. Īpaši tas ir sastopams sviedros un tur sadalās vīrusi, pirms tie var iekļūt organismā.

Tāpēc to bieži sauc par vides nukleāzi. RNāze H nespecifiski darbojas DNS-RNS heterodupleksos, kur tā sadala RNS daļu. RNS un DNS heteroduplekss ir divkārša virkne, kas sastāv no diviem dažādiem nukleīnskābju veidiem. RNāze noņem RNS monomērus, kas kļūdaini iebūvēti DNS, un aizvieto tos ar DNS monomēriem. RNase P noņem prekursoru tRNS ražošanā. RNāze R palīdz sadalīt baktēriju mRNS, un RNāze D ir atbildīga par tRNS apstrādi.

Slimības un traucējumi

Nukleāzes ir fermenti, kuru trūkums vai nepareiza darbība var izraisīt nopietnas fiziskas sūdzības. Kā jau minēts, deviņas RNāzes ir saistītas ar ļoti retām iedzimtām slimībām.

Piemēram, ja RNāze H nav pietiekami aktīva, notiek mutācijas, virkņu pārtraukumi un DNS sekvenču uzkrāšanās RNS. Attīstās tā sauktais Aicardi-Goutières sindroms, kas bērniem izpaužas kā drudža, vemšanas un nervoza lēkme. Daži zīdaiņi pēc dažiem mēnešiem zaudē motoriku. Daudzi pacienti mirst agrā bērnībā. Šo simptomu cēlonis ir iekaisuma reakcijas, kuras mediē imūnās reakcijas uz bagātinātiem DNS segmentiem RNS.