HELICASA: KARAKTERISTIKE, STRUKTURE I FUNKCIJE - ANATOMIJA I FIZIOLOGIJA - 2025

Helikaza odnosi se na skupinu enzima iz proteina hidrolitički vrste koji su vrlo važna za sve žive organizme; oni se nazivaju i motoričkim proteinima. Oni se kreću kroz staničnu citoplazmu, pretvarajući kemijsku energiju u mehanički rad pomoću ATP hidrolize.

Njegova najvažnija funkcija je razbijanje vodikovih veza između dušičnih baza nukleinskih kiselina, omogućavajući njihovu replikaciju. Važno je naglasiti da su helicaze praktički sveprisutne jer su prisutne u virusima, bakterijama i eukariotskim organizmima.

Enzimi koji su uključeni u replikaciju Escherichia coli. Preuzeto i uredio César Benito Jiménez, putem Wikimedia Commonsa.

Prvi od tih proteina ili enzima otkriven je 1976. godine u bakteriji Escherichia coli; dvije godine kasnije otkrivena je prva helikaza u eukariotskom organizmu, u biljkama ljiljana.

Trenutno su proteini helikaze okarakterizirani u svim prirodnim kraljevstvima, uključujući viruse, što implicira da je stečeno veliko znanje o tim hidroliznim enzimima, njihovim funkcijama u organizmima i njihovoj mehaničkoj ulozi.

karakteristike

Helikaze su biološke ili prirodne makromolekule koje ubrzavaju kemijske reakcije (enzimi). Oni su uglavnom karakterizirani odvajanjem kemijskih kompleksa adenozin trifosfata (ATP) hidrolizom.

Ovi enzimi koriste ATP za vezanje i preuređivanje kompleksa deoksiribonukleinskih kiselina (DNA) i ribonukleinske kiseline (RNA).

Postoje najmanje 2 vrste helikaze: DNA i RNA.

DNA helikaza

DNA helikaze djeluju u replikaciji DNA i karakteriziraju ih odvajanjem dvolančane DNK u jednostruke.

RNA helikaza

Ti enzimi djeluju u metaboličkim procesima ribonukleinske kiseline (RNA) te u umnožavanju, razmnožavanju ili ribosomalnoj biogenezi.

RNA helicaza je također ključna u postupku pred-spajanja messenger RNA (mRNA) i pokretanju sinteze proteina, nakon transkripcije DNA u RNA u staničnoj jezgri.

taksonomija

Ovi enzimi mogu se razlikovati prema homologiji sekvenciranja aminokiselina do jezgre ATPaze jezgre aminokiseline ili dijeljenim motivima sekvenciranja. Prema klasifikaciji, oni su grupirani u 6 superfamilija (SF 1-6):

SF1

Enzimi ove superfamile imaju translokacijski polaritet 3 '-5' ili 5 '-3' i ne tvore prstenaste strukture.

SF2

Poznat je kao najšire skupina helikaza i uglavnom se sastoji od RNA helikaza. Imaju translokacijski polaritet općenito 3 '-5' s vrlo malim iznimkama.

Imaju devet motiva (s engleskog motiva, što u prijevodu znači "ponavljajući elementi") visoko očuvanih aminokiselinskih sekvenci i, poput SF1, ne tvore prstenaste strukture.

SF3

Oni su karakteristična helikaza virusa i imaju jedinstvenu polaritetu translokacije od 3'-5 '. Posjeduju samo četiri vrlo očuvana motiva sekvenci i tvore prstenastu strukturu ili prstenove.

SF4

Prvo su opisani u bakterijama i bakteriofazima. Oni su skupina umnožavanja ili replikacija.

Imaju jedinstven translokacijski polaritet od 5'-3 'i imaju pet visoko očuvanih motiva sekvenci. Ove helikaze karakteriziraju formiranje prstenova.

SF 5

Oni su proteini tipa Rho faktora. Helikaze superfamilije SF5 karakteristične su za prokariotske organizme i heksamerične su ATP ovisne. Smatra se da su usko povezani s SF4; osim toga, imaju prstenasti i ne prstenasti oblik.

SF6

Oni su bjelančevine koje su očito povezane s superfamilijem SF3; međutim, SF6 predstavljaju domenu ATPaza proteina povezane s različitim staničnim aktivnostima (AAA proteini) koji nisu prisutni u SF3.

Struktura

Strukturno, sve helikaze imaju visoko očuvane motive slijeda u prednjem dijelu svoje primarne strukture. Dio molekule ima određeni raspored aminokiselina koji ovisi o specifičnoj funkciji svake helikaze.

Najstrukturnije proučavane helicase su one SF1 superfamile. Poznato je da se ovi proteini grupiraju u 2 domene vrlo slične multifunkcionalnim RecA proteinima, a te domene tvore džep koji veže ATP.

Nekonzervirane regije mogu imati specifične domene kao što su tip prepoznavanja DNA, domena lokalizacije stanica i protein-protein.

Kristalna struktura kompleksa eIF4A-PDCD4. EIF4A1 dimer podjedinice Helicase, vezan na PDCD4 (cijan). Preuzeto i uređeno iz: AyacopPlease flattr this, iz Wikimedia Commons.

Značajke

DNA helikaza

Funkcije ovih proteina ovise o važnom nizu faktora, među kojima su stres u okolišu, stanična loza, genetska pozadina i stadiji staničnog ciklusa.

Poznato je da SF1 DNA helikaze služe određenim ulogama u popravku, replikaciji, prenošenju i rekombinaciji DNA.

Oni razdvajaju lance dvostruke spirale DNA i sudjeluju u održavanju telomera, popravljanju dvostrukih lomova i uklanjanju proteina povezanih nukleinskih kiselina.

RNA helikaza

Kao što je prethodno spomenuto, RNA helikaze su vitalne u velikoj većini metaboličkih procesa RNA, a poznato je da ti proteini sudjeluju u otkrivanju virusne RNA.

Uz to, djeluju u antivirusnom imunološkom odgovoru jer otkrivaju stranu ili stranu RNA (kod kralježnjaka).

Medicinski značaj

Helikaze pomažu stanicama da prevladaju endogeni i egzogeni stres, izbjegavajući kromosomsku nestabilnost i održavajući staničnu ravnotežu.

Neuspjeh ovog sustava ili homeostatska ravnoteža povezan je s genetskim mutacijama koje uključuju gene koji kodiraju proteine ​​tipa helikaze; zbog toga su predmet biomedicinskih i genetskih studija.

U nastavku ćemo spomenuti neke bolesti povezane s mutacijama u genima koji kodiraju DNK kao bjelančevine tipa helikaze:

Wernerov sindrom

To je genetska bolest uzrokovana mutacijom u genu zvanom WRN, koji kodira helikazu. Mutantna helikaza ne djeluje pravilno i uzrokuje niz bolesti koje zajedno čine Wernerov sindrom.

Glavna karakteristika onih koji pate od ove patologije je njihovo prerano starenje. Da bi se bolest očitovala, mutirani gen mora biti naslijeđen od oba roditelja; učestalost je vrlo mala i ne postoji način liječenja.

Bloomov sindrom

Bloomov sindrom genetska je bolest koja je rezultat mutacije autosomnog gena zvanog BLM koji kodira protein helikaze. Javlja se samo kod pojedinaca homozigotnih za taj lik (recesivnih).

Glavna značajka ove rijetke bolesti je preosjetljivost na sunčevu svjetlost, što uzrokuje kožne lezije eritromatoznog osipa. Još nema lijeka.

Rothmund-Thomson sindrom

Poznata je i kao kongenitalna atrofična poikiloderma. To je patologija vrlo rijetkog genetskog podrijetla: do danas je u svijetu opisano manje od 300 slučajeva.

To je uzrokovano mutacijom u RECQ4 genu, autosomno recesivnom genu koji se nalazi na kromosomu 8.

Simptomi ili stanja ovog sindroma uključuju maloljetničku kataraktu, abnormalnosti u koštanom sustavu, depigmentaciju, dilataciju kapilara i atrofiju kože (poikiloderma). U nekim slučajevima može doći do hipertireoze i nedostatka proizvodnje testosterona.

Reference

1. RM Brosh (2013). DNA helikaze uključene u obnavljanje DNK i njihove uloge u raku. Priroda Recenzije raka.
2. Helikazna. Oporavak od prirode.com.
3. Helikazna. Oporavilo s en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Rothmund-Thompsonov sindrom (kongenitalna atrofična poikiloderma) u trudnica. Klinika i istraživanje u ginekologiji i akušerstvu.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktura i mehanizmi SF1 helikaze DNA. Napredak eksperimentalne medicine i biologije.
6. Bloomov sindrom. Oporavak od Medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). Struktura i mehanizam translokacije helikaza i nukleinskih kiselina. Godišnji pregled biokemije.