Helicasa: egenskaper, strukturer och funktioner
Helikaset refererar till en grupp enzymer av den prote-hydrolytiska typen som är mycket viktiga för alla levande organismer; de kallas också motorproteiner. De 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 1976 i bakterien Escherichia coli ; Två år senare upptäcktes det första helikaset i en eukaryot organism, i liljaväxter.
För närvarande har helikasproteiner karaktäriserats i alla naturliga kungarier inklusive virus, vilket innebär att en stor kunskap om dessa hydrolytiska enzymer har genererats, deras funktioner i organismer och deras mekanistiska roll.
särdrag
Helicaser är biologiska eller naturliga makromolekyler som accelererar kemiska reaktioner (enzymer). De karakteriseras huvudsakligen genom att separera kemiska komplex av adenosintrifosfat (ATP) med hjälp av 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 multiplikations-, reproduktions- eller ribosomalbiogenesen.
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 har en translokationspolaritet generellt 3'-5 'med väldigt få undantag.
De har nio motiv (av engelska motiv, som översätts som "återkommande element") av högt konserverade aminosyrasekvenser och, som SF1, bildar inte ringformiga strukturer.
SF3
De är virusliknande helikaser och har en unik translokationspolaritet av 3'-5 '. De har endast fyra högt bevarade sekvensmotiv och bildar ringstrukturer eller ringar.
SF4
De beskrivs för första gången i bakterier och bakteriofager. De är en grupp replikerande eller replikerande 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; Dessutom presenterar de ringformiga och inte ringformiga 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 mycket liknar RecA multifunktionella proteiner, och dessa domäner bildar en ATP-bindningsficka mellan dem.
De icke-konserverade regionerna kan ha specifika domäner av typen av DNA-igenkänning, celllokaliseringsdomän och protein-proteindomän.
funktioner
DNA-helikas
Funktionerna hos dessa proteiner beror på en viktig mängd faktorer, bland annat miljöbelastning, cellceller, genetisk bakgrund och cellcykelsteg utbreder sig.
Det är känt att DNA-helikaserna av SFl uppfyller specifika funktioner vid reparation, replikation, överföring och rekombination av DNA.
De separerar kedjor av en dubbel helix av DNA och deltar i underhållet av telómeros, vid reparationer genom brott av dubbelgängan och vid eliminering av proteiner associerade med nukleinsyrorna.
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 främmande RNA eller främmande för organismen (hos ryggradsdjur).
Medicinsk betydelse
Helicaser hjälper cellerna att övervinna endogen och exogen stress, förhindrar kromosomal instabilitet och upprätthåller cellbalans.
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.
Därefter kommer vi att nämna några av de sjukdomar som är relaterade till mutationer i gener som kodar DNA som helikasliknande proteiner:
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 homozygot för den karaktären (recessiv).
Huvudegenskaperna för denna sällsynta sjukdom är överkänslighet mot solljus, vilket orsakar hudskador av erytromosusutslagstypen. Det finns inget botemedel ännu.
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.
