คุณสมบัติโครงสร้างและฟังก์ชั่นของ Helicasa

 helicase หมายถึงกลุ่มของเอนไซม์ประเภทโปรตีน - ไฮโดรไลติกที่สำคัญมากสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมด พวกเขาจะเรียกว่าโปรตีนยนต์ สิ่งเหล่านี้เคลื่อนที่ผ่านไซโตพลาสซึมของเซลล์เปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นงานเชิงกลโดยการไฮโดรไลซิสของ ATP.

หน้าที่ที่สำคัญที่สุดของมันคือการทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างฐานไนโตรเจนของกรดนิวคลีอิกดังนั้นจึงอนุญาตให้ทำการจำลองแบบได้ เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเน้นว่าเฮลิคอสนั้นมีอยู่ทุกหนทุกแห่งเนื่องจากมีอยู่ในไวรัสแบคทีเรียและในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอต.

โปรตีนหรือเอนไซม์ตัวแรกถูกค้นพบในปี 1976 ในแบคทีเรีย Escherichia coli; สองปีต่อมา helicase แรกถูกค้นพบในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตในพืชดอกลิลลี่.

ในปัจจุบันโปรตีนเฮลิคูสมีลักษณะเฉพาะในอาณาจักรตามธรรมชาติทั้งหมดรวมถึงไวรัสซึ่งบ่งบอกว่ามีความรู้มากมายเกี่ยวกับเอนไซม์ไฮโดรไลติกเหล่านี้ได้ถูกสร้างขึ้นหน้าที่ของพวกมันในสิ่งมีชีวิตและบทบาทกลไก.

ดัชนี

• 1 ลักษณะ
  • 1.1 DNA helicase
  • 1.2 helicase RNA
• 2 อนุกรมวิธาน
  • 2.1 SF1
  • 2.2 SF2
  • 2.3 SF3
  • 2.4 SF4
  • 2.5 SF5
  • 2.6 SF6
• 3 โครงสร้าง
• 4 ฟังก์ชั่น
  • 4.1 DNA helicase
  • 4.2 RNA helicase
• 5 ความสำคัญทางการแพทย์
  • 5.1 Werner syndrome
  • 5.2 Bloom syndrome
  • 5.3 กลุ่มอาการ Rothmund-Thomson
• 6 อ้างอิง

คุณสมบัติ

Helicases เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีวภาพหรือธรรมชาติที่เร่งปฏิกิริยาเคมี (เอนไซม์) พวกเขามีลักษณะส่วนใหญ่โดยการแยกสารเคมีคอมเพล็กซ์ของ adenosine triphosphate (ATP) โดยการย่อยสลาย.

เอ็นไซม์เหล่านี้ใช้ ATP ในการผูกและสร้างสารประกอบเชิงซ้อนของกรด Deoxyribonucleic (DNA) และกรด ribonucleic (RNA).

Helicase มีอย่างน้อย 2 ชนิด: DNA และ RNA.

DNA helicase

DNA helicases ทำหน้าที่เกี่ยวกับการจำลองแบบของ DNA และมีลักษณะโดยการแยก DNA จาก strands คู่ออกเป็น strands เดี่ยว.

Helicase RNA

เอ็นไซม์เหล่านี้ทำหน้าที่ในกระบวนการเมแทบอลิซึมของกรด ribonucleic (RNA) และในการเพิ่มจำนวน, การสืบพันธุ์.

RNA helicase ยังเป็นกุญแจสำคัญในกระบวนการของ pre-splicing messenger RNA (mRNA) และการเริ่มต้นของการสังเคราะห์โปรตีนหลังจากการถอดรหัส DNA ไปยัง RNA ในนิวเคลียสของเซลล์.

อนุกรมวิธาน

เอนไซม์เหล่านี้สามารถสร้างความแตกต่างตาม homology ของพวกเขาในลำดับกรดอะมิโนของโดเมนกรดอะมิโนกลาง ATPase หรือเหตุผลที่ใช้ร่วมกันลำดับ ตามการจัดประเภทเหล่านี้จะถูกจัดกลุ่มเป็น 6 superfamilies (SF 1-6):

SF1

เอนไซม์ของ superfamily นี้มีขั้วการเคลื่อนที่ 3'-5 'หรือ 5'-3' และไม่สร้างโครงสร้างวงแหวน.

SF2

เป็นที่รู้จักกันในชื่อกลุ่มที่ใหญ่ที่สุดของ helicases และประกอบด้วยส่วนใหญ่ของ RNA helicases พวกเขานำเสนอขั้วของการโยกย้ายโดยทั่วไป 3'-5 'มีข้อยกเว้นน้อยมาก.

พวกเขามีแรงจูงใจเก้าประการ (จากภาษาอังกฤษ ลวดลาย, ซึ่งแปลว่า "องค์ประกอบที่เกิดขึ้นซ้ำ") ของลำดับกรดอะมิโนที่สงวนไว้สูงและเช่น SF1 ไม่ได้สร้างโครงสร้างวงแหวน.

SF3

พวกมันมีลักษณะคล้าย helicases และมีขั้วการเคลื่อนย้ายเฉพาะที่ 3'-5 ' พวกเขามีลำดับการอนุรักษ์สูงสี่เท่านั้นและสร้างโครงสร้างของวงแหวนหรือวงแหวน.

SF4

พวกเขาถูกอธิบายเป็นครั้งแรกในแบคทีเรียและแบคทีเรีย พวกเขาเป็นกลุ่มของ helicases จำลองแบบหรือจำลองแบบ.

พวกมันมีขั้วการเคลื่อนย้ายที่เป็นเอกลักษณ์ของ 5'-3 'และมีลำดับลวดลายที่อนุรักษ์ไว้สูงห้าประการ helicases เหล่านี้มีลักษณะเพราะพวกเขาก่อแหวน.

SF5

พวกเขาเป็นโปรตีนประเภท Rho factor Helicases ของ SF5 superfamily เป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่เป็น prokaryotic และเป็น hexameric ที่ต้องอาศัย ATP มันคิดว่าพวกเขามีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับ SF4; พวกเขายังมีแหวนและรูปร่างที่ไม่ใช่วงแหวน.

SF6

เห็นได้ชัดว่าพวกมันเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ SF3 superfamily; อย่างไรก็ตาม SF6 แสดงโดเมนของโปรตีน ATPase ที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมของเซลล์ที่หลากหลาย (โปรตีน AAA) ที่ไม่ได้อยู่ใน SF3.

โครงสร้าง

โครงสร้าง helicase ทั้งหมดมีลำดับขั้นสูงอนุรักษ์ในส่วนหน้าของโครงสร้างหลักของพวกเขา ส่วนหนึ่งของโมเลกุลมีการจัดเรียงของกรดอะมิโนโดยเฉพาะซึ่งขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นเฉพาะของแต่ละเฮลิเคส.

Helicases ที่ศึกษามากที่สุดคือโครงสร้างของ SF1 superfamily เป็นที่ทราบกันว่าโปรตีนเหล่านี้มีการจัดกลุ่มใน 2 โดเมนคล้ายกับโปรตีนมัลติฟังก์ชั่นของ RecA และโดเมนเหล่านี้จะสร้าง ATP pocket pocket ขึ้นมา.

ภูมิภาคที่ไม่ได้รับการอนุรักษ์สามารถแสดงโดเมนที่เฉพาะเจาะจงของประเภทของการรับรู้ดีเอ็นเอโดเมนการแปลเซลลูล่าร์และโดเมนโปรตีนโปรตีน.

ฟังก์ชั่น

DNA helicase

ฟังก์ชั่นของโปรตีนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการที่สำคัญ ได้แก่ ความเครียดจากสภาพแวดล้อมเชื้อสายของเซลล์ภูมิหลังทางพันธุกรรมและระยะวัฏจักรของเซลล์โดดเด่น.

เป็นที่ทราบกันว่า DNA helicases ของ SF1 ช่วยเติมเต็มหน้าที่เฉพาะในการซ่อมแซมการจำลองการถ่ายโอนและการรวมตัวกันของ DNA.

แยกสายโซ่ของเกลียวคู่ของ DNA และมีส่วนร่วมในการบำรุงรักษา telomeres ในการซ่อมแซมเนื่องจากการแตกของเกลียวคู่และในการกำจัดโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับกรดนิวคลีอิก.

Helicase RNA

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว RNA helicases มีความสำคัญในกระบวนการเมแทบอลิกส่วนใหญ่ของ RNA และเป็นที่รู้กันว่าโปรตีนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการตรวจหา RNA ของไวรัส.

นอกจากนี้พวกมันยังตอบสนองต่อการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของไวรัสด้วยเช่นกันเมื่อตรวจพบ RNA ต่างประเทศหรือต่างประเทศในร่างกาย (ในกระดูกสันหลัง).

ความสำคัญทางการแพทย์

Helicases ช่วยให้เซลล์เอาชนะความเครียดภายนอกและความเครียดภายนอกหลีกเลี่ยงความไม่แน่นอนของโครโมโซมและรักษาสมดุลของเซลล์.

ความล้มเหลวของระบบนี้หรือสภาวะสมดุลที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับยีนที่เข้ารหัสโปรตีนประเภท helicase; ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงเป็นเรื่องของการศึกษาทางชีวการแพทย์และพันธุกรรม.

ด้านล่างเราจะกล่าวถึงโรคบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ในยีนที่เข้ารหัส DNA เป็นโปรตีนเฮลิคอส:

โรคเวอร์เนอร์

มันเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีนที่เรียกว่า WRN ซึ่งเข้ารหัส helicase Helicase ที่กลายพันธุ์ไม่ทำงานอย่างถูกต้องและทำให้เกิดชุดของโรคที่รวมกันเป็นกลุ่มอาการของเวอร์เนอร์.

ลักษณะสำคัญของผู้ที่ทุกข์ทรมานจากพยาธิสภาพนี้คือริ้วรอยก่อนวัย สำหรับโรคที่จะประจักษ์ยีนกลายพันธุ์จะต้องได้รับมรดกจากทั้งพ่อและแม่; มีอุบัติการณ์ต่ำมากและไม่มีวิธีการรักษาให้หายขาด.

บลูมซินโดรม

Bloom ซินโดรมเป็นโรคทางพันธุกรรมที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน autosomal ที่เรียกว่า BLM ที่เข้ารหัสโปรตีน helicase มันจะเกิดขึ้นสำหรับบุคคลที่ homozygous สำหรับตัวละครนั้น (ถอย).

ลักษณะสำคัญของโรคที่หายากนี้คือความไวต่อแสงแดดซึ่งเป็นสาเหตุของโรคผิวหนังผื่นประเภท erythromatosus ยังไม่มีวิธีแก้.

กลุ่มอาการ Rothmund-Thomson

เป็นที่รู้จักกันว่า poikiloderma atrophic พิการ แต่กำเนิด มันเป็นพยาธิสภาพของแหล่งกำเนิดทางพันธุกรรมที่หายากมาก: จนถึงปัจจุบันมีน้อยกว่า 300 รายที่อธิบายไว้ทั่วโลก. 

มันเกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน RECQ4 ซึ่งเป็นยีน autosomal ที่มีอาการถอยที่อยู่บนโครโมโซม 8.

อาการหรือเงื่อนไขของโรคนี้รวมถึงต้อกระจกเด็กและเยาวชน, ​​ความผิดปกติในระบบโครงกระดูก, depigmentation, การขยายเส้นเลือดฝอยและฝ่อผิวหนัง (poikiloderma) ในบางกรณี hyperthyroidism และความบกพร่องในการผลิตฮอร์โมนเพศชายอาจเกิดขึ้น.

การอ้างอิง

1. R.M. Brosh (2013) DNA helicases เกี่ยวข้องกับการซ่อมแซม DNA และบทบาทของพวกเขาในการเกิดมะเร็ง รีวิวมะเร็งธรรมชาติ.
2. helicase ดึงมาจาก nature.com.
3. helicase สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, L.P. Islands, A.M. Rivera, S.E. Tellez, M.A. Duran (2011) Rothmund-Thompson syndrome (poikilodermia atrophic พิการ แต่กำเนิด) ในหญิงตั้งครรภ์ คลินิกและการวิจัยทางนรีเวชวิทยาและสูติศาสตร์.
5. เคดี Raney, A.K. Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013) โครงสร้างและกลไกของ Helicase SF1 DNA ความก้าวหน้าทางการแพทย์ทดลองและชีววิทยา.
6. บลูมซินโดรม กู้คืนจาก medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, M.S. Dillingham, D.B. Wigley (2007) โครงสร้างและกลไกการถ่ายโอนกรดเฮลิกและนิวคลีอิก. ทบทวนชีวเคมีประจำปี.