nucleazele

nucleazele sunt enzime a căror funcție este de a descompune acizii nucleici, cum ar fi acidul ribonucleic sau acidul dezoxiribonucleic. Aceasta este denumită digestie completă sau parțială a substratului.

Ce sunt nucleazele

Nucleazele sunt în general responsabile de descompunerea acizilor nucleici. Acidul nucleic poate fi descompus atât din capetele moleculelor de acid nucleic, cât și din centrul acestuia.

Există, de asemenea, așa-numitele nucleaze de restricție, care taie secvențe de acid nucleic numai din anumite regiuni. Nucleazele sunt clasificate după diferite criterii. Un criteriu este tipul de acid nucleic (acid dezoxiribonucleic sau acid ribonucleic). Un alt criteriu se referă la structura secundară, cum ar fi catenă dublă sau catenă unică. De asemenea, este important pentru selectarea criteriilor dacă degradarea are loc de la capete sau de la mijlocul moleculei. Următoarea întrebare este unde se află locul atacului între locațiile 5 'și 3' ale structurii zahăr-fosfat.

Rolul secvenței de bază specifice și nespecifice a secvenței curge și în determinarea criteriilor de clasificare. Conform acestor criterii, există clase de clasificare diferite. Nucleazele pot fi clasificate în exonucleaze, endonucleaze, dezoxiribonucleaze și ribonucleaze.

Funcție, efect și sarcini

Funcțiile nucleazelor sunt diverse. O funcție importantă este scindarea ADN-ului străin sau a ARN-ului atât pentru secvență, cât și nespecifice. Endonucleazele de restricție sunt responsabile de această sarcină.

Ei împart acizii nucleici în anumite puncte distanță de capetele sale. Fie secvențe similare de acid nucleic sunt despărțite, fie apar secvențe nespecifice. Endonucleazele de restricție fac parte din sistemul imunitar deoarece descompun acizii nucleici străini. Nucleazele nespecifice sunt adesea responsabile de digestia acizilor nucleici. Cu toate acestea, ei digerează și acizii nucleici ai celulelor moarte în timpul morții celulare programate, apoptoza. DNasa, care apare în special în pancreas, ficat, trombocite și plasma sanguină, joacă un rol major aici.

ARNm este influențat de prezența RNazelor. Defalcarea controlată a ARN controlează reglarea expresiei genice. Exonucleazele descompun moleculele individuale de ADN sau ARN de la capete. Secvența acidului nucleic este irelevantă aici. Funcția acestor enzime este de a descompune complet acizii nucleici în nucleotidele corespunzătoare. Nucleotidele fie servesc ca elemente de construcție pentru reconstruirea acizilor nucleici, fie sunt defalcate în întregime. În procesele de inginerie genetică, nucleazele de restricție sunt utilizate ca instrumente de tăiere moleculară pentru îndepărtarea țintită a secvențelor de acid nucleic nedorite.

Educație, apariție, proprietăți și valori optime

Distincția dintre DNases și RNases este un criteriu de diferențiere deosebit de important. DNazele descompun ADN-ul. Există atât DNaze neutre, cât și acide. DNazele neutre sunt formate în special în pancreas, ficat, plasma sanguină și trombocite. Acolo controlează descompunerea ADN-ului ca parte a apoptozei.

Degradarea ADN-ului cu DNază neutră duce la formarea nucleozidelor-5-fosfaților. Pentru a nu descompune materialul genetic nespecific, DNasa neutră formează un complex cu actina proteică. Acest complex este considerat a fi o formă de stocare a nucleazei. Acidul DNazei (DNază II) este de asemenea prezent în pancreas și plasma sanguină, dar și în urină și laptele matern. Cu ajutorul DNazei acide, ADN-ul este împărțit în nucleozide-3-fosfați. RNazele prezintă o varietate mai mare. Aproximativ 50 de RNaze diferite sunt cunoscute la om, dintre care 9 sunt legate de boli ereditare rare.

RNazele pot fi, la rândul lor, împărțite în exoribonucleaze și endoribonucleaze, în funcție de dacă ARN-ul este degradat la capete sau divizat în catena. Printre altele, RNazele au o funcție importantă în reglarea genelor prin limitarea specifică duratei de viață a ARNt. De asemenea, susțin producția adaptată a noului ARN. Mai mult, ca parte a sistemului imunitar, aceștia sunt implicați în lupta împotriva ARN-ului viral invadator. Cele mai importante RNaze includ RNase A, RNase H, RNase P, RNase R și RNase D. RNase A împarte în mod specific ARN în funcție de o bază de azot pirimidină, cum ar fi uracilul sau citosina. Se găsește în special în transpirație și descompune virușii acolo înainte de a putea pătrunde în organism.

De aceea este adesea denumită nuclează de mediu. RNaza H acționează nespecific în heteroduplexurile ADN-ARN, unde descompun fracția ARN. Un heteroduplex de ARN și ADN este un fir dublu format din cele două tipuri diferite de acizi nucleici. RNase elimină monomerii ARN încorporați în ADN și îi înlocuiesc cu monomeri ADN. RNaza P elimină precursorul în producerea de ARNt. RNaza R ajută la descompunerea mRNA bacteriilor, iar RNaza D este responsabilă pentru procesarea ARNt.

Boli și tulburări

Nucleazele sunt enzime a căror lipsă sau defecțiune poate duce la reclamații fizice grave. După cum am menționat deja, nouă RNaze sunt asociate cu boli ereditare foarte rare.

De exemplu, dacă RNaza H este insuficient activă, apar mutații, pauze de catenă și acumularea de secvențe de ADN în ARN. Se dezvoltă așa-numitul sindrom Aicardi-Goutières, care se manifestă la copii sub formă de atacuri de febră, vărsături și slăbiciune. Unii sugari își pierd abilitățile motorii după câteva luni. Mulți pacienți mor în prima copilărie. Cauza acestor simptome sunt reacțiile inflamatorii care sunt mediate de reacții imune la segmentele de ADN îmbogățite în ARN.