nukleaasien

nukleaasien ovat entsyymejä, joiden tehtävänä on hajottaa nukleiinihappoja, kuten ribonukleiinihappo tai deoksiribonukleiinihappo. Tätä kutsutaan substraatin täydelliseksi tai osittaiseksi pilkkomiseksi.

Mitä ovat nukleaasit?

Nukleaasit ovat yleensä vastuussa nukleiinihappojen hajoamisesta. Nukleiinihappo voidaan hajottaa sekä nukleiinihappomolekyylien päistä että sen keskustasta.

On myös ns. Restriktio nukleaaseja, jotka leikkaavat nukleiinihapposekvenssejä vain tietyistä alueista. Nukleaasit luokitellaan useiden kriteerien perusteella. Yksi kriteeri on nukleiinihappotyyppi (deoksiribonukleiinihappo tai ribonukleiinihappo). Toinen kriteeri koskee sekundääristä rakennetta, kuten kaksoisjuoste tai yksijuoste. Perusteiden valinnassa on myös tärkeää, tapahtuuko hajoaminen molekyylin päistä tai keskeltä. Seuraava kysymys on, missä hyökkäyskohta on sokeri-fosfaattirakenteen 5'- ja 3'-asemien välillä.

Sekvenssispesifisen ja epäspesifisen emässekvenssin rooli kulkee myös luokitteluperusteiden määrittämisessä. Näiden perusteiden mukaan on olemassa erilaisia ​​luokitusluokkia. Nukleaasit voidaan luokitella eksonukleaaseiksi, endonukleaaseiksi, deoksiribonukleaaseiksi ja ribonukleaaseiksi.

Toiminto, vaikutukset ja tehtävät

Nukleaasien toiminnot ovat erilaisia. Tärkeä tehtävä on vieraan DNA: n tai RNA: n pilkkominen sekä sekvenssispesifisesti että epäspesifisesti. Restriktioendonukleaasit ovat vastuussa tästä tehtävästä.

Ne jakavat nukleiinihapot tietyissä kohdissa pois sen päistä. Joko vastaavat nukleiinihapposekvenssit halkaistaan ​​tai syntyy epäspesifisiä sekvenssejä. Restriktioendonukleaasit ovat osa immuunijärjestelmää, koska ne hajottavat vieraita nukleiinihappoja. Epäspesifiset nukleaasit ovat usein vastuussa nukleiinihappojen pilkomisesta. Ne kuitenkin sulavat myös kuolleiden solujen nukleiinihapot ohjelmoidun solukuoleman, apoptoosin aikana. DNaasilla, jota esiintyy etenkin haimassa, maksassa, verihiutaleissa ja veriplasmassa, on tässä tärkeä rooli.

RNaasien läsnäolo vaikuttaa mRNA: han. RNA: n hallittu hajoaminen säätelee geeniekspression säätelyä. Eksonukleaasit hajottavat yksittäiset DNA- tai RNA-molekyylit päistä. Nukleiinihapposekvenssillä ei ole tässä merkitystä. Näiden entsyymien tehtävänä on hajottaa nukleiinihapot kokonaan vastaaviksi nukleotideiksi. Nukleotidit toimivat joko rakennuspalikoina nukleiinihappojen uudelleenrakentamiseksi tai ne hajoavat kokonaan. Geenitekniikan prosesseissa restriktio nukleaaseja käytetään molekyylisinä leikkausvälineinä ei-toivottujen nukleiinihapposekvenssien kohdennetulle poistamiselle.

Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot

Erottelu DNaasien ja RNaasien välillä on erityisen tärkeä erottelukriteeri. DNaasit hajottavat DNA: n. On sekä neutraaleja että happamia DNaaseja. Neutraalit DNaasit muodostuvat erityisesti haimassa, maksassa, veriplasmassa ja verihiutaleissa. Siellä he hallitsevat DNA: n hajoamista osana apoptoosia.

DNA: n hajoaminen neutraalilla DNaasilla johtaa nukleosidi-5-fosfaattien muodostumiseen. Jotta geneettistä materiaalia ei hajotettaisiin epäspesifisesti, neutraali DNaasi muodostaa kompleksin aktiiniproteiinin kanssa. Tätä kompleksia pidetään nukleaasin varastointimuodona. Happoa DNaasia (DNase II) on myös haimassa ja veriplasmassa, mutta myös virtsassa ja rintamaitoissa. Happaman DNaasin avulla DNA jaetaan nukleosidi-3-fosfaateiksi. RNaasit osoittavat suuremman valikoiman. Ihmisillä tunnetaan noin 50 erilaista RNaasia, joista 9 liittyy harvinaisiin perinnöllisiin sairauksiin.

RNaasit voidaan vuorostaan ​​jakaa eksoribonukleaaseihin ja endoribonukleaaseihin riippuen siitä, hajoaako RNA päissä tai jakaa juosteen sisällä. RNaaseilla on muun muassa tärkeä tehtävä geenin säätelyssä rajoittamalla spesifisesti tRNA: n elinaikaa. Ne tukevat myös uuden RNA: n räätälöityä tuotantoa. Lisäksi osana immuunijärjestelmää he osallistuvat taisteluun tunkeutuvaa virus-RNA: ta vastaan. Tärkeimpiä RNaaseja ovat RNaasi A, RNaasi H, RNaasi P, RNaasi R ja RNaasi D. RNaasi A jakaa spesifisesti RNA: n pyrimidiinityppiemäksen, kuten urasiilin tai sytosiinin, mukaisesti. Sitä esiintyy erityisesti hikeessä ja hajottaa siellä olevat virukset ennen niiden tunkeutumista organismiin.

Siksi sitä kutsutaan usein ympäristönukleaasiksi. RNaasi H toimii epäspesifisesti DNA-RNA-heteroduplekseissa, joissa se hajottaa RNA-fraktiota. RNA: n ja DNA: n heterodupleksi on kaksoisketju, joka koostuu kahdesta erityyppisestä nukleiinihaposta. RNaasi poistaa virheellisesti DNA: han sisäänrakennetut RNA-monomeerit ja korvaa ne DNA-monomeereillä. RNase P poistaa edeltäjän tRNA: n tuotannossa. RNaasi R auttaa hajottamaan bakteerien mRNA: ta ja RNaasi D on vastuussa tRNA: n prosessoinnista.

Sairaudet ja häiriöt

Nukleaasit ovat entsyymejä, joiden puuttuminen tai toimintahäiriöt voivat johtaa vakaviin fyysisiin valituksiin. Kuten jo mainittiin, yhdeksään RNaasiin liittyy hyvin harvinaisia ​​perinnöllisiä sairauksia.

Esimerkiksi, jos RNaasi H ei ole riittävän aktiivinen, tapahtuu mutaatioita, juostekatkoja ja DNA-sekvenssien kertyminen RNA: han. Niin kutsuttu Aicardi-Goutières-oireyhtymä kehittyy, joka ilmenee lapsilla kuume-, oksentelu- ja pykäläkohtauksina. Jotkut vastasyntyneet menettävät motorisen kykynsä muutaman kuukauden kuluttua. Monet potilaat kuolevat varhaislapsuudessa. Näiden oireiden syy on tulehdukselliset reaktiot, joita välittävät immuunireaktiot RNA: n rikastettuihin DNA-segmentteihin.