Helicasa: özellikleri, yapıları ve işlevleri

Helikaz, tüm canlı organizmalar için çok önemli olan protein-hidrolitik tipte bir enzim grubunu belirtir; aynı zamanda motor proteinleri olarak da adlandırılırlar. ATP'nin hidrolizi ile kimyasal enerjiyi mekanik işlere dönüştürerek hücre sitoplazmasından geçer.

En önemli işlevi, nükleik asitlerin azotlu bazları arasındaki hidrojen bağlarını koparmak ve böylece bunların çoğalmasını sağlamaktır. Helikasların, virüslerde, bakterilerde ve ökaryotik organizmalarda bulunduğundan pratik olarak her yerde bulunmadığını vurgulamak önemlidir.

Bu proteinlerin veya enzimlerin ilki, 1976'da Escherichia coli bakterisinde; İki yıl sonra, ilk sarmal, ökaryotik bir organizmada, zambak bitkilerinde keşfedildi.

Halen, helikaz proteinleri virüsler de dahil olmak üzere tüm doğal krallıklarda tanımlanmıştır, bu da bu hidrolitik enzimler hakkında geniş bir bilginin üretildiğini, organizmadaki fonksiyonlarını ve mekanistik rollerini ortaya koyar.

özellikleri

Helikazlar, kimyasal reaksiyonları (enzimler) hızlandıran biyolojik veya doğal makromoleküllerdir. Esas olarak adenosin trifosfatın (ATP) kimyasal komplekslerinin hidroliz yoluyla ayrılmasıyla karakterize edilirler.

Bu enzimler, deoksiribonükleik asitlerin (DNA) ve ribonükleik asitlerin (RNA) komplekslerini bağlamak ve yeniden şekillendirmek için ATP kullanır.

En az 2 tür helis vardır: DNA ve RNA.

DNA helikaz

DNA helikazları, DNA replikasyonu üzerinde etkilidir ve DNA'yı çift iplikçikten tek iplikçiklere ayırmakla karakterize edilir.

Helikaz RNA

Bu enzimler, ribonükleik asidin (RNA) metabolik işlemlerinde ve çoğalma, çoğalma veya ribozomal biyojenezde etki eder.

RNA helikaz ayrıca, hücre çekirdeğinde DNA'nın RNA'ya transkripsiyonundan sonra, birleşme öncesi haberci RNA (mRNA) ve protein sentezi başlatılmasında da anahtardır.

taksonomisi

Bu enzimler, merkezi amino asit alanı ATPaz'ın amino asit dizilimindeki veya benzer dizilim nedenlerinden dolayı homolojilerine göre farklılaştırılabilir. Sınıflandırmaya göre, bunlar 6 üst gruba ayrılmıştır (SF 1-6):

SF1

Bu üst ailenin enzimleri, 3'-5 'veya 5'-3' yer değiştirme polaritesine sahiptir ve halka şeklindeki yapılar oluşturmazlar.

SF2

En büyük helikas grubu olarak bilinir ve esas olarak RNA helikazlarından oluşur. Çok az istisna dışında, genellikle 3'-5 'arası translokasyon kutupları vardır.

Yüksek oranda korunmuş amino asit dizilerinin dokuz motifine ("tekrarlayan elementler" olarak çevrilen İngiliz motiflerine sahip) sahiptir ve SF1 gibi halka şeklindeki yapılar oluşturmazlar.

SF3

Virüs benzeri helikazlardır ve 3'-5 'değerinde eşsiz bir yer değiştirme kutupları vardır. Sadece dört tane korunmuş dizi motifine sahiptirler ve halka yapıları veya halkalar oluştururlar.

SF4

Bakterilerde ve bakteriyofajlarda ilk defa tarif edildiler. Bunlar, bir çoğaltan ya da kopyalayan helikaz grubudur.

Eşsiz bir translokasyon polaritesine 5'-3 'sahipler ve beş tane korunmuş dizi motifine sahipler. Bu helisazlar, halka oluşturdukları için karakterize edilir.

SF5

Bunlar Rho faktörü tipinde proteinlerdir. SF5 süper ailesinin helikazları prokaryotik organizmaların karakteristiğidir ve ATP'ye heksameriktir. SF4 ile yakından ilişkili oldukları düşünülmektedir; ek olarak, halka şeklindeki ve halka şeklindeki olmayan formları sunarlar.

SF6

Bunlar görünüşte SF3 süper ailesi ile ilgili proteinlerdir; bununla birlikte SF6, SF3'te bulunmayan çeşitli hücresel aktivitelerle (AAA proteinleri) ilişkili ATPase proteinlerinin bir alanını sunar.

yapı

Yapısal olarak, tüm helisazlar, birincil yapılarının ön kısmında yüksek oranda korunmuş dizi motiflerine sahiptir. Molekülün bir kısmı, her bir helikazın spesifik fonksiyonuna bağlı olan özel bir amino asit düzenlemesine sahiptir.

Yapısal olarak en çok incelenen helikazlar, SF1 süper ailesininkilerdir. Bu proteinlerin, RecA çok işlevli proteinlerine çok benzeyen 2 alanda gruplandırıldığı ve bu alanların aralarında bir ATP bağlama cebi oluşturduğu bilinmektedir.

Korunmayan bölgeler, DNA tanıma türü, hücre lokalizasyon alanı ve protein-protein alanı için spesifik alanlara sahip olabilir.

fonksiyonlar

DNA helikaz

Bu proteinlerin işlevleri arasında çevresel stres, hücrelerin soyu, genetik arka plan ve hücre döngüsü aşamalarının öne çıktığı çok çeşitli faktörlere dayanır.

SF1'in DNA sarmallarının, DNA'nın onarımı, replikasyonu, transferi ve rekombinasyonunda spesifik fonksiyonları yerine getirdiği bilinmektedir.

DNA'nın çift sarmalının zincirlerini ayırırlar ve çift dişin kopması ve nükleik asitlerle ilişkili proteinlerin elimine edilmesiyle telömerosun bakımına katılırlar.

Helikaz RNA

Daha önce belirtildiği gibi, RNA helikazları, RNA'nın metabolik işlemlerinin büyük çoğunluğunda hayati öneme sahiptir ve bu proteinlerin viral RNA'nın saptanmasında yer aldığı da bilinmektedir.

Ek olarak, antiviral immün tepkisi üzerine etki ederler, çünkü yabancı RNA veya organizmaya yabancı (omurgalılarda) yabancı algılarlar.

Tıbbi önemi

Helisazlar, hücrelerin endojen ve eksojen stresin üstesinden gelmesine yardımcı olarak kromozomal kararsızlığı önler ve hücre dengesini korur.

Bu sistemin veya homeostatik dengenin arızası, helikaz tipi proteinleri kodlayan genleri içeren genetik mutasyonlarla ilgilidir; Bu nedenle bunlar biyomedikal ve genetik çalışmaların konusudur.

Daha sonra, DNA'yı helikaz benzeri proteinler olarak kodlayan genlerdeki mutasyonlarla ilgili hastalıklardan bahsedeceğiz:

Werner sendromu

Bir helikaz kodlayan WRN adlı bir genin mutasyonundan kaynaklanan genetik bir hastalıktır. Mutant helikaz doğru şekilde hareket etmiyor ve birlikte Werner sendromunu oluşturan bir dizi hastalığa neden oluyor.

Bu patolojiden muzdarip olanların temel özelliği erken yaşlanmalarıdır. Hastalığın tezahür etmesi için mutant genin her iki ebeveynden miras alınması gerekir; İnsidansı çok düşüktür ve tedavisi için bir tedavi yoktur.

Bloom sendromu

Bloom sendromu, bir helikaz proteinini kodlayan BLM adı verilen otozomal bir genin mutasyonundan kaynaklanan genetik bir hastalıktır. Sadece bu karakter için homozigot olan bireylerde ortaya çıkar (resesif).

Bu nadir hastalığın temel özelliği, eritromatoz döküntü tipinde cilt lezyonlarına neden olan güneş ışığına aşırı duyarlılıktır. Henüz bir tedavisi yok.

Rothmund-Thomson sendromu

Konjenital atrofik poikiloderma olarak da bilinir. Çok nadir görülen bir genetik kökenli patolojidir: bugüne kadar dünya çapında açıklanan 300'den az vaka vardır.

Kromozom 8 üzerinde bulunan resesif tezahürü olan otozomal bir gen olan RECQ4 geninin mutasyonundan kaynaklanır.

Bu sendromun belirtileri veya koşulları arasında genç kataraktlar, iskelet sistemindeki anormallikler, depigmentasyon, kılcal dilatasyon ve cilt atrofisi (poikiloderma) bulunur. Bazı durumlarda, hipertiroidizm ve testosteron üretiminde eksiklikler ortaya çıkabilir.