Хелицаса карактеристике, структуре и функције

Тхе хелицасе односи се на групу ензима протеинско-хидролитичког типа који су веома важни за све живе организме; називају се и моторним протеинима. Они се крећу кроз станичну цитоплазму, претварајући хемијску енергију у механички рад хидролизом АТП.

Његова најважнија функција је разбијање водикових веза између азотних база нуклеинских киселина, чиме се омогућава њихова репликација. Важно је нагласити да су хелицазе практично свеприсутне, јер су присутне у вирусима, бактеријама и еукариотским организмима..

Први од ових протеина или ензима откривен је 1976. године у бактерији Есцхерицхиа цоли; две године касније откривена је прва хеликаза у еукариотском организму, у биљкама љиљана.

Тренутно су протеини хеликазе окарактерисани у свим природним краљевствима, укључујући вирусе, што имплицира да је створено велико знање о овим хидролитичким ензимима, њихове функције у организмима и њихова механичка улога..

Индек

• 1 Карактеристике
  • 1.1 ДНК хеликаза
  • 1.2 хеликаза РНК
• 2 Таксономија
  • 2.1 СФ1
  • 2.2 СФ2
  • 2.3 СФ3
  • 2.4 СФ4
  • 2.5 СФ5
  • 2.6 СФ6
• 3 Структура
• 4 Функције
  • 4.1 хеликаза ДНК
  • 4.2 РНА хеликаза
• 5 Медицинска важност
  • 5.1 Вернер синдром
  • 5.2 Блоомов синдром
  • 5.3 Ротхмунд-Тхомсон-ов синдром
• 6 Референце

Феатурес

Хелицазе су биолошки или природни макромолекули који убрзавају хемијске реакције (ензими). Карактерише их углавном одвајањем хемијских комплекса аденозин трифосфата (АТП) хидролизом.

Ови ензими користе АТП за везивање и преобликовање комплекса деоксирибонуклеинских киселина (ДНА) и рибонуклеинских киселина (РНА).

Постоје најмање 2 типа хеликаза: ДНК и РНК.

ДНА хелицасе

ДНК хеликазе дјелују на репликацију ДНК и карактеризиране су одвајањем ДНК од двоструких ланаца у појединачне нити.

Хелицасе РНА

Ови ензими делују у метаболичким процесима рибонуклеинске киселине (РНК) иу мултипликацији, репродукцији или рибозомској биогенези.

РНА хеликаза је такође кључна у процесу пре-сплицинг курирске РНК (мРНА) и иницијације синтезе протеина, након транскрипције ДНК у РНК у ћелијском језгру..

Такономи

Ови ензими се могу диференцирати у складу са њиховом хомологијом у секвенцирању аминокиселина централног аминокиселинског домена АТПазе, или због дељеног разлога секвенцирања. Према класификацији, они су груписани у 6 суперфамилија (СФ 1-6):

СФ1

Ензими ове суперпородице имају поларитет транслокације 3'-5 'или 5'-3' и не формирају прстенасте структуре.

СФ2

Познат је као највећа група хелицаза и састоји се углавном од РНА хелицаза. Они представљају поларитет транслокације опћенито од 3'-5 'уз врло мало изузетака.

Имају девет мотива (са енглеског мотифс, која се преводи као "понављајући елементи") високо конзервираних аминокиселинских секвенци и, као и СФ1, не формирају прстенасте структуре.

СФ3

Они су вирусно сличне хелицазе и имају јединствен транслокацијски поларитет од 3'-5 '. Они имају само четири високо конзервирана мотива секвенце и обликују прстенасте структуре или прстенове.

СФ4

Први пут су описани у бактеријама и бактериофагима. Они су група реплицирајућих или репликативних хелицаза.

Они имају јединствен транслокацијски поларитет од 5'-3 'и имају пет високо конзервираних мотива секвенци. Ове хелицазе се карактеришу зато што формирају прстенове.

СФ5

То су протеини типа Рхо фактора. Хеликазе суперфамилије СФ5 карактеристичне су за прокариотске организме и хексамерно зависе од АТП. Сматра се да су они блиско повезани са СФ4; Имају и прстенасте и не-прстенасте облике.

СФ6

То су протеини који су очигледно повезани са суперфамилијом СФ3; међутим, СФ6 представља домен АТПазних протеина повезаних са различитим ћелијским активностима (ААА протеини) који нису присутни у СФ3.

Структура

Структурно, све хелицазе имају високо конзервиране мотиве секвенце у предњем дијелу њихове примарне структуре. Део молекула има одређени аминокиселински распоред који зависи од специфичне функције сваке хеликазе.

Највише проучаване хеликазе су оне СФ1 суперпородице. Познато је да су ови протеини груписани у 2 домена веома сличних РецА мултифункционалним протеинима, а ови домени формирају АТП везни џеп између њих.

Не-конзервирана подручја могу представљати специфичне домене типа ДНА препознавања, домена станичне локализације и протеин-протеин домена.

Функције

ДНА хелицасе

Функције ових протеина зависе од важног низа фактора, међу којима се истичу стрес околине, лоза ћелија, генетичка позадина и фазе ћелијског циклуса..

Познато је да ДНК хеликазе СФ1 испуњавају специфичне функције у поправљању, репликацији, трансферу и рекомбинацији ДНК.

Раздвојити ланце двоструке спирале ДНК и учествовати у одржавању теломера, у поправкама услед ломљења двоструког ланца и елиминацији протеина повезаних са нуклеинским киселинама.

Хелицасе РНА

Као што је раније поменуто, РНА хелицазе су виталне у великој већини метаболичких процеса РНК, а такође је познато да су ови протеини укључени у детекцију вирусне РНК..

Поред тога, они делују на антивирусни имуни одговор, јер детектују стране или стране РНК у телу (код кичмењака).

Медицинска важност

Хелицазе помажу ћелијама да превазиђу ендогени и егзогени стрес, избегавајући хромозомску нестабилност и одржавајући ћелијску равнотежу.

Неуспех овог система или хомеостатична равнотежа је повезана са генетским мутацијама које укључују гене који кодирају протеине типа хеликазе; због тога су предмет биомедицинских и генетских студија.

У наставку ћемо споменути неке од болести повезаних с мутацијама у генима који кодирају ДНА као протеине хеликазе:

Вернер синдром

То је генетска болест изазвана мутацијом гена званог ВРН, који кодира хеликазу. Мутантна хеликаза не делује правилно и изазива низ болести које заједно чине Вернер-ов синдром.

Главна карактеристика оних који пате од ове патологије је њихово превремено старење. Да би се болест манифестовала, мутантни ген мора бити наслеђен од оба родитеља; његова инциденција је веома ниска и не постоји третман за њено излечење.

Блоомов синдром

Блоомов синдром је генетска болест узрокована мутацијом аутосомног гена званог БЛМ који кодира протеин хеликазе. Појављује се само за појединце који су хомозиготни за тај карактер (рецесивни).

Главна карактеристика ове ретке болести је преосетљивост на сунчеву светлост, која узрокује лезије коже типа еритхроматосус. Још увек нема лека.

Ротхмунд-Тхомсон-ов синдром

Познат је и као конгенитална атрофична поикилодерма. То је патологија генетског поријекла врло ријетка: до данас је у свијету описано мање од 300 случајева. 

Узрок је мутација гена РЕЦК4, аутосомног гена са рецесивном манифестацијом која се налази на хромозому 8.

Симптоми или стања овог синдрома укључују малигне катаракте, аномалије у скелетном систему, депигментацију, дилатацију капилара и атрофију коже (поикилодерма). У неким случајевима може доћи до хипертиреоидизма и недостатка производње тестостерона.

Референце

1. Р.М. Бросх (2013). ДНА хеликазе укључене у поправку ДНК и њихове улоге у раку. Натуре Ревиевс Цанцер.
2. Хелицасе Преузето са натуре.цом.
3. Хелицасе Преузето са ен.википедиа.орг.
4. А. Јуарез, Л.П. Исландс, А.М. Ривера, С.Е. Теллез, М.А. Дуран (2011). Ротхмунд-Тхомпсон-ов синдром (конгенитална атрофична поикилодермија) код труднице. Клиника и истраживања у гинекологији и акушерству.
5. К.Д. Ранеи, А.К. Бирд, С. Аараттутходииил (2013). Структура и механизми СФ1 ДНК хелицаза. Напредак у експерименталној медицини и биологији.
6. Блоомов синдром. Опорављен од медицина.уфм.еду.
7. М. Синглетон, М.С. Диллингхам, Д.Б. Виглеи (2007). Структура и механизам транслоказа хелијалних и нуклеинских киселина. Годишњи преглед биохемије.