EGZOKUZIJA: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA I FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Su egzonukleaze su vrsta nukleaza koji razgrađuju nukleinske kiseline s jednom od svojim slobodnim krajevima - ili 3 „ili 5”. Rezultat je progresivna probava genetskog materijala, oslobađanje nukleotida jedan po jedan. Suprotnik tim enzimima su endonukleze koje hidroliziraju nukleinske kiseline u unutarnjim dijelovima lanca.

Ti enzimi djeluju hidrolizom fosfodiesterskih veza nukleotidnog lanca. Sudjeluju u održavanju stabilnosti genoma i u različitim aspektima staničnog metabolizma.

Izvor: Christopherrussell

Konkretno, u prokariotskim i eukariotskim rodovima nalazimo različite vrste egzonukleasa koje sudjeluju u replikaciji i popravljanju DNA te u sazrijevanju i razgradnji RNA.

karakteristike

Egzokuleze su vrsta nukleusa koje progresivno hidroliziraju fosfodiesterske veze lanaca nukleinske kiseline na jednom od njihovih krajeva, bilo 3 'ili 5'.

Fosfodiesterska veza nastaje kovalentnom vezom između hidroksilne skupine koja se nalazi na 3 'ugljiku i fosfatne skupine smještene na 5' ugljiku. Spajanje obje kemijske skupine rezultira dvostrukom vezom tipa estera. Funkcija egzonukleza - i nukleaza općenito - je da prekine ove kemijske veze.

Postoji velika raznolikost egzonulea. Ovi enzimi mogu koristiti DNK ili RNK kao supstrat, ovisno o vrsti nukleaze. Na isti način molekula može biti jednostruka ili dvostruka.

Značajke

Jedan od kritičnih aspekata za održavanje života organizma u optimalnim uvjetima je stabilnost genoma. Srećom, genetski materijal ima niz vrlo učinkovitih mehanizama koji omogućuju njegovo popravljanje, ako je pogođeno.

Ti mehanizmi zahtijevaju kontrolirano razbijanje fosfodiesterskih veza, a kao što je spomenuto, nukleaze su enzimi koji ispunjavaju ovu vitalnu funkciju.

Polimeraze su enzimi prisutni i u eukariotama i u prokarionima koji sudjeluju u sintezi nukleinskih kiselina. U bakterijama su okarakterizirane tri vrste, a u eukariota pet. U tim enzimima aktivnost eksonukleaza je neophodna da bi se ispunile njihove funkcije. Dalje ćemo vidjeti kako to rade.

Djelovanje egzonuklaze u bakterijama

U bakterijama, sve tri polimeraze imaju djelovanje eksonukleaze. Polimeraza I ima aktivnost u dva smjera: 5'-3 'i 3'-5', dok II i III pokazuju aktivnost samo u smjeru 3'-5 '.

Aktivnost 5'-3 'omogućuje enzimu da ukloni primer iz RNA, dodan enzimom nazvanim primaza. Nakon toga, nastali jaz će se popuniti novo sintetiziranim nukleotidima.

Prvi je molekula sastavljena od nekoliko nukleotida koja omogućava započinjanje aktivnosti DNA polimeraze. Tako će uvijek biti prisutan na događaju replikacije.

Ako DNK polimeraza doda nukleotid koji ne odgovara, to može ispraviti zahvaljujući aktivnosti egzonuklaze.

Djelovanje eksonukleaze u eukariota

Grčkim slovima su označene s pet polimeraza u tim organizmima. Samo gama, delta i epsilon pokazuju aktivnost eksonukleaze, a sve u smjeru 3'-5 '.

Gama DNA polimeraza povezana je s replikacijom mitohondrijske DNK, dok preostala dva sudjeluju u replikaciji genetskog materijala smještenog u jezgri i u njegovom popravljanju.

degradacija

Egzonukleasi su ključni enzimi u uklanjanju određenih molekula nukleinske kiseline koje tijelo više nije potrebno.

U nekim slučajevima stanica mora spriječiti djelovanje tih enzima da utječu na nukleinske kiseline koje se moraju sačuvati.

Na primjer, u RNA-u glasnika dodaje se "kapa". Sastoji se od metilacije terminalnog gvanina i dvije ribozne jedinice. Vjeruje se da funkcija poklopca jest zaštita DNK od djelovanja 5 'egzonuklaze.

Primjeri

Jedna od bitnih egzonuklaza za održavanje genetske stabilnosti je ljudska egzonuklaza I, skraćeno kao hExo1. Ovaj enzim se nalazi u različitim putovima popravljanja DNK. Važno je za održavanje telomera.

Ova egzonuklaza omogućava popravljanje praznina u oba lanca, što ako se ne popravi, može dovesti do kromosomskog preuređenja ili brisanja što rezultira u bolesnika s karcinomom ili prijevremenog starenja.

Prijave

Neke eksonukleaze su u komercijalnoj upotrebi. Na primjer, egzonuklezija I koja omogućava razgradnju jednopojasnih prajmera (ne može razgraditi dvostrane podloge), egzonukleza III koristi se za mutagenezu usmjerenu na mjesto, a lambda egzonuklaza može se koristiti za uklanjanje nukleotida koji se nalazi u 5 'kraj dvostruke trake DNA.

Povijesno gledano, egzonukleuze su bile odrednice u procesu rasvjetljavanja prirode veza koje su zajedno držale građevne nukleinske kiseline: nukleotide.

Nadalje, u nekim starijim tehnikama sekvenciranja djelovanje egzonuklese povezano je s uporabom masene spektrometrije.

Kako je produkt egzonuklaze progresivno otpuštanje oligonukleotida, to je predstavljao pogodan alat za analizu sekvenci. Iako metoda nije dobro djelovala, bila je korisna za kratke sekvence.

Na taj se način egzonukleasti smatraju vrlo fleksibilnim i neprocjenjivim alatom u laboratoriju za manipuliranje nukleinskim kiselinama.

Struktura

Egzokule imaju izrazito raznoliku strukturu, pa nije moguće generalizirati njihove karakteristike. Isto se može ekstrapolirati za različite vrste nukleusa koje nalazimo u živim organizmima. Stoga ćemo opisati strukturu točnog enzima.

Egzokuzija I (ExoI) uzeta iz uzorka organizma Escherichia coli je monomerni enzim, koji sudjeluje u rekombinaciji i popravljanju genetskog materijala. Zahvaljujući primjeni kristalografskih tehnika prikazana je njegova struktura.

Pored domene egzonuklame polimeraze, enzim uključuje i druge domene nazvane SH3. Sve tri regije kombiniraju se u neku vrstu C, iako neki segmenti čine enzim sličnim O.

Reference

1. Breyer, WA, i Matthews, BW (2000). Struktura eksonukleaze Escherichia coli I sugerira kako se postiže procesnost. Prirodna strukturna i molekularna biologija, 7 (12), 1125.
2. Brown, T. (2011). Uvod u genetiku: molekularni pristup. Garland Science.
3. Davidson, J., i Adams, RLP (1980). Biohemija Davidsonovih nukleinskih kiselina. Preokrenuo sam se.
4. Hsiao, YY, Duh, Y., Chen, YP, Wang, YT, i Yuan, HS (2012). Kako egzonuklaza odlučuje gdje će se zaustaviti u obrezivanju nukleinskih kiselina: kristalne strukture RNase T - kompleksa proizvoda. Istraživanje nukleinskih kiselina, 40 (16), 8144-8154.
5. Khare, V. i Eckert, KA (2002). Lektoriranje 3 ′ → 5 ′ egzonuklezijske aktivnosti DNA polimeraza: kinetička barijera za sintezu DNA translacijom. Istraživanje mutacije / Temeljni i molekularni mehanizmi mutageneze, 510 (1-2), 45–54.
6. Kolodner, RD, i Marsischky, GT (1999). Popravak neusklađenosti eukariotske DNK. Trenutno mišljenje u području genetike i razvoja, 9 (1), 89–96.
7. Nishino, T., i Morikawa, K. (2002). Struktura i funkcija nukleusa u popravku DNK: oblik, držanje i oštrica DNA škara. Onkogene, 21 (58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, EA, Iyer, RR, Hast, MA, Hellinga, HW, Modrich, P., & Beese, LS (2011). Strukture humanih DNA kompleksa s egonukleazom 1 sugeriraju jedinstveni mehanizam za obitelj nukleusa. Cell, 145 (2), 212-223.
9. Yang, W. (2011). Nuclusi: raznolikost strukture, funkcije i mehanizma. Tromjesečni pregledi biofizike, 44 (1), 1-93.