- характеристики
- ДНК-геліказа
- РНК-геліказа
- Таксономія
- SF1
- SF2
- SF3
- SF4
- SF5
- SF6
- Будова
- Особливості
- ДНК-геліказа
- РНК-геліказа
- Медичне значення
- Синдром Вернера
- Синдром Блюма
- Синдром Ротмунда-Томсона
- Список літератури
ХЕЛІКАЗИ відноситься до групи ферментів білка-гидролитического типу, які дуже важливі для всіх живих організмів; їх ще називають руховими білками. Вони рухаються через клітинну цитоплазму, перетворюючи хімічну енергію в механічну роботу шляхом гідролізу АТФ.
Найважливіша його функція - розривати водневі зв’язки між азотистими основами нуклеїнових кислот, дозволяючи таким чином їх реплікацію. Важливо підкреслити, що гелікази практично всюдисущі, оскільки вони присутні у вірусах, бактеріях та еукаріотичних організмах.
Ферменти, що беруть участь у реплікації кишкової палички. Знято та відредаговано від Сезара Беніто Хіменеса, через Wikimedia Commons.
Перший з цих білків або ферментів був виявлений у 1976 р. В бактерії Escherichia coli; через два роки перша геліказа була виявлена в організмі еукаріотів, у рослинах лілій.
В даний час білки гелікази характеризуються у всіх природних царствах, включаючи віруси, що означає, що було отримано велике знання про ці гідролітичні ферменти, їх функції в організмах та їх механічну роль.
характеристики
Гелікази - це біологічні або природні макромолекули, які прискорюють хімічні реакції (ферменти). В основному вони характеризуються відокремленням хімічних комплексів аденозинтрифосфату (АТФ) шляхом гідролізу.
Ці ферменти використовують АТФ для зв'язування та реконструкції комплексів дезоксирибонуклеїнових кислот (ДНК) та рибонуклеїнових кислот (РНК).
Існує щонайменше 2 типи геліказ: ДНК та РНК.
ДНК-геліказа
Гелікази ДНК діють при реплікації ДНК і характеризуються поділом дволанцюжкової ДНК на окремі ланцюги.
РНК-геліказа
Ці ферменти діють як в обмінних процесах рибонуклеїнової кислоти (РНК), так і при розмноженні, розмноженні або рибосомному біогенезі.
РНК-геліказа також є ключовою в процесі попереднього сплайсингу месендійної РНК (мРНК) та ініціації синтезу білка після транскрипції ДНК до РНК у клітинному ядрі.
Таксономія
Ці ферменти можуть бути диференційовані відповідно до їх гомології послідовності амінокислот до основного домену амінокислоти АТФази або за спільними мотивами секвенування. Відповідно до класифікації, вони згруповані у 6 надсімейних (SF 1-6):
SF1
Ферменти цієї надсімейства мають полярність транслокації 3 '-5' або 5 '-3' і не утворюють кільцевих структур.
SF2
Він відомий як найширша група геліказ і складається в основному з геліказ РНК. Вони мають полярність транслокації, як правило, 3'-5 'за дуже невеликими винятками.
Вони мають дев'ять мотивів (від англійських мотивів, що перекладається на "повторювані елементи") високозбережених амінокислотних послідовностей і, як і SF1, не утворюють кільцевих структур.
SF3
Вони є характерними геліказами вірусів і мають унікальну полярність транслокації 3′-5 ′. Вони володіють лише чотирма високозбереженими мотивами послідовності і утворюють кільцеві структури або кільця.
SF4
Їх вперше описали бактерії та бактеріофаги. Вони є групою реплікаційних або реплікаційних геліказів.
Вони мають унікальну полярність транслокації 5'-3 'і мають п'ять високозбережених мотивів послідовності. Ці гелікази характеризуються формуючими кільцями.
SF5
Вони є білками типу фактора Ро. Гелікази надсімейства SF5 характерні для прокаріотичних організмів і є гексамерними АТФ-залежними. Вважається, що вони тісно пов'язані з SF4; крім того, вони мають кільцеву і некільцеподібну форму.
SF6
Вони є білками, очевидно спорідненими з надсімейством SF3; однак, SF6 представляють домен білків АТФази, пов'язаний з різними клітинними активами (білки AAA), відсутні в SF3.
Будова
Структурно всі гелікази мають сильно збережені мотиви послідовності в передній частині їх первинної структури. Частина молекули має певну амінокислотну структуру, яка залежить від конкретної функції кожної гелікази.
Найбільш структурно вивчені гелікази - це надсімейство SF1. Відомо, що ці білки кластеризуються у 2 домени, дуже схожі на багатофункціональні білки RecA, і ці домени утворюють між собою кишеню зв'язування АТФ.
Незахищені регіони можуть мати специфічні домени, такі як тип розпізнавання ДНК, домен локалізації клітин та білок-білок.
Кристалічна структура комплексу eIF4A-PDCD4. Димер EIF4A1 субодиниці Helicase, пов'язаний з PDCD4 (циан). Знято та відредаговано з: AyacopPlease flattr this, з Wikimedia Commons.
Особливості
ДНК-геліказа
Функції цих білків залежать від важливого різноманіття факторів, серед яких - екологічний стрес, клітинна лінія, генетичний фон та стадії клітинного циклу.
Відомо, що гелікази SF1 ДНК виконують певну роль у відновленні, реплікації, передачі та рекомбінації ДНК.
Вони відокремлюють нитки подвійної спіралі ДНК і беруть участь у підтримці теломерів, репарації подвійного ланцюга і видаленні білків, пов'язаних з нуклеїновою кислотою.
РНК-геліказа
Як вже було сказано раніше, РНК-гелікази є життєво важливими в переважній більшості обмінних процесів РНК, і ці білки також, як відомо, беруть участь у виявленні вірусної РНК.
Крім того, вони діють на антивірусну імунну відповідь, оскільки виявляють чужорідну або чужорідну РНК (у хребетних).
Медичне значення
Гелікази допомагають клітинам долати ендогенний та екзогенний стрес, запобігаючи хромосомній нестабільності та підтримуючи клітинний баланс.
Збій цієї системи або гомеостатичної рівноваги пов'язаний з генетичними мутаціями, в яких беруть участь гени, що кодують білки геліказного типу; з цієї причини вони є предметом біомедичних та генетичних досліджень.
Нижче ми згадаємо про деякі захворювання, пов’язані з мутаціями в генах, що кодують ДНК як білки геліказного типу:
Синдром Вернера
Це генетичне захворювання, викликане мутацією в гені під назвою WRN, кодує геліказу. Мутантна геліказа не працює належним чином і викликає ряд захворювань, які разом становлять синдром Вернера.
Головною характеристикою тих, хто страждає на цю патологію, є їх передчасне старіння. Щоб захворювання проявилося, мутантний ген повинен успадковуватися від обох батьків; частота його захворювань дуже низька, і лікування його лікування не існує.
Синдром Блюма
Синдром Блума - генетичне захворювання, що виникає внаслідок мутації аутосомного гена під назвою BLM, який кодує білок гелікази. Це відбувається лише для осіб, гомозиготних для цього персонажа (рецесивних).
Основна особливість цього рідкісного захворювання - гіперчутливість до сонячних променів, що викликає ураження шкіри еритроматозної висипки. Ще немає лікування.
Синдром Ротмунда-Томсона
Він також відомий як вроджена атрофічна пойкілодермія. Це патологія дуже рідкісного генетичного походження: на сьогоднішній день у світі описано менше 300 випадків.
Він викликаний мутацією гена RECQ4, аутосомно-рецесивного гена, який знаходиться на хромосомі 8.
Симптомами або станами цього синдрому є юнацька катаракта, порушення роботи кісткової системи, депігментація, розширення капілярів та атрофія шкіри (пойкілодермія). У деяких випадках може спостерігатися гіпертиреоз і дефіцит вироблення тестостерону.
Список літератури
- Р. М. Брош (2013). ДНК-гелікази, що беруть участь у відновленні ДНК та їх роль у раку. Природа Огляди Рак.
- Гелікаса. Відновлено з Nature.com.
- Гелікаса. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
- А. Хуарес, Л.П. Іслас, А.М. Рівера, С.Є. Теллез, М.А. Дуран (2011 р.). Синдром Ротмунда-Томпсона (вроджена атрофічна пойкілодермія) у вагітної. Клініка та дослідження в гінекології та акушерстві.
- К. Д. Реней, А. К. Берд, С. Аараттутодіїл (2013). Структура та механізми геліказ ДНК SF1. Успіхи в експериментальній медицині та біології.
- Синдром Блюма. Відновлено з Medicina.ufm.edu.
- М. Сінглтон, М. С. Діллінгем, Д. Б. Віглі (2007). Структура та механізм транслокації геліказ та нуклеїнових кислот. Щорічний огляд біохімії.