Helicasa funktioner, strukturer och funktioner

den helikas hänför sig till en grupp enzymer av den prote-hydrolytiska typen som är mycket viktiga för alla levande organismer; de kallas också motorproteiner. Dessa rör sig genom cellcytoplasman och omvandlar kemisk energi till mekaniskt arbete genom hydrolys av ATP.

Dess viktigaste funktion är att bryta vätebindningarna mellan kvävebaserna av nukleinsyrorna, vilket möjliggör deras replikation. Det är viktigt att betona att helikaser är praktiskt taget allestädes närvarande, eftersom de är närvarande i virus, bakterier och i eukaryota organismer.

Det första av dessa proteiner eller enzymer upptäcktes år 1976 i bakterien Escherichia coli; två år senare upptäcktes det första helikaset i en eukaryot organism, i liljväxter.

För närvarande har helikasproteiner karakteriserats i alla naturliga kungarier, inklusive virus, vilket innebär att en stor kunskap om dessa hydrolytiska enzymer har genererats, deras funktioner i organismer och deras mekaniska roll.

index

• 1 Egenskaper
  • 1,1 DNA-helikas
  • 1,2 helikas-RNA
• 2 Taxonomy
  • 2.1 SF1
  • 2,2 SF2
  • 2,3 SF3
  • 2,4 SF4
  • 2,5 SF5
  • 2,6 SF6
• 3 struktur
• 4 funktioner
  • 4,1 DNA-helikas
  • 4,2 RNA helikas
• 5 Medicinsk betydelse
  • 5.1 Werner syndrom
  • 5.2 Bloom syndrom
  • 5.3 Rothmund-Thomson syndrom
• 6 referenser

särdrag

Helicaser är biologiska eller naturliga makromolekyler som accelererar kemiska reaktioner (enzymer). De karakteriseras huvudsakligen genom att separera kemiska komplex av adenosintrifosfat (ATP) genom hydrolys.

Dessa enzymer använder ATP för att binda och ombilda komplex av deoxiribonukleinsyror (DNA) och ribonukleinsyror (RNA).

Det finns minst 2 typer av helikaser: DNA och RNA.

DNA-helikas

DNA-helikaser verkar på DNA-replikation och karakteriseras genom att separera DNA från dubbelsträngar till enskilda strängar.

Helikas-RNA

Dessa enzymer verkar i de metaboliska processerna av ribonukleinsyra (RNA) och i multiplikationen, reproduktionen eller ribosomal biogenesen.

RNA-helikas är också nyckeln till processen för pre-splicing messenger RNA (mRNA) och initiering av proteinsyntes efter transkription av DNA till RNA i cellkärnan.

taxonomi

Dessa enzymer kan differentieras i enlighet med deras homologi i aminosyrasekvenseringen av den centrala aminosyradomänen ATPas eller för gemensamma sekvenseringsskäl. Enligt klassificeringen grupperas dessa i 6 superfamiljer (SF 1-6):

SF1

Enzymerna i denna superfamilj har en polaritet av translokation 3'-5 'eller 5'-3' och bildar inte ringformiga strukturer.

SF2

Det är känt som den största gruppen av helikaser och består huvudsakligen av RNA-helikaser. De presenterar en polaritet för translokation i allmänhet av 3'-5 'med väldigt få undantag.

De har nio motiv (från engelska motiv, som översätts som "återkommande element") av starkt konserverade aminosyrasekvenser och, som SFl, bildar inte ringformiga strukturer.

SF3

De är virusliknande helikaser och har en unik translokationspolaritet av 3'-5 '. De har bara fyra starkt konserverade sekvensmotiv och bildar ringstrukturer eller ringar.

SF4

De beskrivs för första gången i bakterier och bakteriofager. De är en grupp replikerande eller replikativa helikaser.

De har en unik translokationspolaritet av 5'-3 ', och har fem starkt konserverade sekvensmotiv. Dessa helikaser karakteriseras eftersom de bildar ringar.

SF5

De är proteiner av Rho-faktortypen. Helicaserna av SF5-superfamiljen är karakteristiska för prokaryota organismer och är hexameriska beroende av ATP. Man tror att de är nära besläktade med SF4; De har också ring och icke-ringformade former.

SF6

De är proteiner som tydligen är relaterade till SF3-superfamiljen; SF6 presenterar emellertid en domän av ATPas-proteiner associerade med olika cellulära aktiviteter (AAA-proteiner) som inte är närvarande i SF3.

struktur

Strukturellt har alla helikaser högt konserverade sekvensmotiv i den främre delen av deras primära struktur. En del av molekylen har ett särskilt aminosyraarrangemang som beror på den specifika funktionen hos varje helikas.

De helikaser som studerats mest strukturellt är de hos SF1-superfamiljen. Det är känt att dessa proteiner är grupperade i 2 domäner som väsentligen liknar RecA multifunktionella proteiner, och dessa domäner bildar en ATP-bindningsficka mellan dem.

De icke-konserverade regionerna kan presentera specifika domäner av typen av DNA-igenkänning, cellulär lokaliseringsdomän och protein-proteindomän.

funktioner

DNA-helikas

Funktionerna för dessa proteiner beror på en viktig mängd faktorer, bland annat miljöpåverkan, cellernas släthet, den genetiska bakgrunden och cellcykelstegen utmärker sig..

Det är känt att DNA-helikaser av SFl uppfyller specifika funktioner vid reparation, replikation, överföring och rekombination av DNA.

Separata kedjor av en dubbel helix av DNA och deltar i underhållet av telomerer, vid reparationer på grund av brott av dubbelsträngen och vid eliminering av proteiner associerade med nukleinsyror.

Helikas-RNA

Som tidigare nämnts är RNA-helicaser avgörande för de allra flesta metaboliska processerna av RNA, och det är också känt att dessa proteiner är involverade i detektering av viralt RNA.

Dessutom handlar de om det antivirala immunsvaret, eftersom de upptäcker utländska eller utländska RNA i kroppen (hos ryggradsdjur).

Medicinsk betydelse

Helicaser hjälper cellerna att övervinna endogen och exogen stress, undvika kromosomal instabilitet och upprätthålla cellulär balans.

Felet i detta system eller homeostatisk jämvikt är relaterat till genetiska mutationer involverande gener som kodar proteiner av helikastypen; Av denna anledning är de föremål för biomedicinska och genetiska studier.

Nedan kommer vi att nämna några av de sjukdomar som är relaterade till mutationer i gener som kodar DNA som helikasproteiner:

Werner syndrom

Det är en genetisk sjukdom som orsakas av en mutation av en gen som heter WRN, som kodar för ett helikas. Mutanthelikaset fungerar inte korrekt och orsakar en serie sjukdomar som tillsammans utgör Werners syndrom.

Huvudegenskaperna hos dem som lider av denna patologi är deras för tidiga åldrande. För att sjukdomen ska manifesteras måste mutantgenen ärftas från båda föräldrarna. dess förekomst är mycket låg och det finns ingen behandling för dess botemedel.

Bloom syndrom

Blodsyndrom är en genetisk sjukdom orsakad av mutationen av en autosomal gen som kallas BLM som kodar för ett helikasprotein. Det förekommer endast för individer homozygota för den karaktären (recessiva).

Huvudegenskaperna för denna sällsynta sjukdom är överkänslighet mot solljus, vilket orsakar hudskador av erytromosusutslagstypen. Det finns fortfarande ingen botemedel.

Rothmund-Thomson syndromet

Det är också känt som medfödd atrofisk poikiloderma. Det är en patologi av genetiskt ursprung mycket sällsynt: hittills finns det mindre än 300 fall som beskrivs över hela världen. 

Det orsakas av en mutation av RECQ4-genen, en autosomal gen med en recessiv manifestation som ligger på kromosom 8.

Symtom eller tillstånd i detta syndrom innefattar juvenil katarakt, anomalier i skelettsystemet, depigmentering, kapillär dilatation och hudatrofi (poikiloderma). I vissa fall kan hypertyreoidism och brist i testosteronproduktion uppträda.

referenser

1. R.M. Brosh (2013). DNA-helikaser involverade i DNA-reparation och deras roller i cancer. Naturrecensioner Cancer.
2. Helikas. Hämtad från nature.com.
3. Helikas. Hämtad från en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011). Rothmund-Thompson syndrom (medfödd atrofisk poikilodermi) hos en gravid kvinna. Klinik och forskning inom gynekologi och obstetrik.
5. K.D. Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktur och mekanismer av SFl-DNA-helikaser. Förskott i experimentell medicin och biologi.
6. Bloom syndrom. Återställd från medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007). Struktur och mekanism för Helical och Nucleic Acid Translocases. Årlig granskning av biokemi.