Нуклеази

Нуклеази - це ферменти, функція яких полягає в руйнуванні нуклеїнових кислот, таких як рибонуклеїнова кислота або дезоксирибонуклеїнова кислота. Це називається повним або частковим перетравленням субстрату.

Що таке нуклеуси

Нуклеази, як правило, відповідають за розпад нуклеїнових кислот. Нуклеїнова кислота може розщеплюватися як з кінців молекул нуклеїнової кислоти, так і з її центру.

Існують також так звані рестрикційні нуклеази, які вирізають послідовності нуклеїнових кислот лише з певних регіонів. Нуклеази класифікуються за різними критеріями. Одним із критеріїв є тип нуклеїнової кислоти (дезоксирибонуклеїнова кислота або рибонуклеїнова кислота). Інший критерій стосується вторинної структури, такої як подвійна або одиночна. Важливим також є вибір критеріїв, чи відбувається деградація з кінців або з середини молекули. Наступне питання - де розташована ділянка атаки між 5 'та 3' місцями цукро-фосфатної структури.

Роль послідовності, характерної для певної послідовності та не визначеної базової послідовності, також впадає у визначення критеріїв класифікації. Відповідно до цих критеріїв існують різні класи класифікації. Нуклеази можна класифікувати на екзонуклеази, ендонуклеази, дезоксирибонуклеази та рибонуклеази.

Функція, ефект та завдання

Функції нуклеаз різноманітні. Важливою функцією є розщеплення чужорідної ДНК або РНК як специфічної для послідовності, так і неспецифічної. Ендонуклеази обмеження відповідають за це завдання.

Вони розщеплюють нуклеїнові кислоти в певних точках від її кінців. Або схожі послідовності нуклеїнових кислот розщеплюються, або виникають неспецифічні послідовності. Ендонуклеази обмеження є частиною імунної системи, оскільки вони розщеплюють сторонні нуклеїнові кислоти. Неспецифічні нуклеази часто відповідають за перетравлення нуклеїнових кислот. Однак вони також перетравлюють нуклеїнові кислоти мертвих клітин під час запрограмованої загибелі клітин, апоптозу. Тут головну роль відіграє ДНКаза, яка особливо виникає в підшлунковій залозі, печінці, тромбоцитах і плазмі крові.

На мРНК впливає наявність RNases. Контрольоване розбиття РНК контролює регуляцію експресії генів. Екзонуклеази розщеплюють окремі молекули ДНК або РНК з кінців. Послідовність нуклеїнових кислот тут не має значення. Функція цих ферментів - повністю розщеплювати нуклеїнові кислоти до відповідних нуклеотидів. Нуклеотиди або служать будівельними блоками для відновлення нуклеїнових кислот, або вони повністю розщеплені. У генно-інженерних процесах рестрикційні нуклеази використовуються як засоби молекулярного різання для цілеспрямованого видалення небажаних послідовностей нуклеїнових кислот.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Відмінність DNases від RNases є особливо важливим критерієм диференціації. ДНКази розщеплюють ДНК. Існують як нейтральні, так і кислі ДНази. Нейтральні ДНКази особливо утворюються в підшлунковій залозі, печінці, плазмі крові та тромбоцитах. Там вони контролюють розпад ДНК в рамках апоптозу.

Деградація ДНК за допомогою нейтральної ДНКази призводить до утворення нуклеозид'-5-фосфатів. Щоб не розбити генетичний матеріал неспецифічно, нейтральна ДНКаза утворює комплекс з білком актином. Цей комплекс вважається формою зберігання нуклеази. Кисла ДНКаза (ДНКаза II) також присутня в підшлунковій залозі та плазмі крові, а також у сечі та грудному молоці. За допомогою кислої ДНКази ДНК розщеплюється на нуклеозид-3-фосфати. RNases показують більшу різноманітність. У людини відомо близько 50 різних РНК, 9 з яких пов'язані з рідкісними спадковими захворюваннями.

RNases, в свою чергу, можна розділити на екзорибонуклеази та ендорібонуклеази, залежно від того, деградується РНК на кінцях або розщеплена всередині ланцюга. Крім усього іншого, РНК мають важливу функцію в регуляції генів, специфічно обмежуючи тривалість життя тРНК. Вони також підтримують індивідуальне виробництво нових РНК. Крім того, в складі імунної системи вони беруть участь у боротьбі з вірусною РНК, що вторгується. Найбільш важливі РНКази включають РНКазу А, РНКазу Н, РНКазу Р, РНКазу Р і РНКазу D. РНКаза А специфічно розщеплює РНК відповідно до азотистої основи піримідину, такої як урацил або цитозин. Він особливо міститься в поту і розщеплює там віруси, перш ніж вони можуть проникнути в організм.

Ось чому його часто називають екологічним нуклеазом. РНКаза Н діє неспецифічно в гетеродуплексах ДНК-РНК, де вона розщеплює фракцію РНК. Гетеродуплекс РНК і ДНК - це подвійна ланцюг, що складається з двох різних типів нуклеїнових кислот. RNase видаляє мономери РНК, помилково вбудовані в ДНК, і замінює їх мономерами ДНК. RNase P видаляє попередник у продукуванні тРНК. РНКаза R допомагає розщеплювати бактеріальну мРНК, а РНКаза D відповідає за обробку тРНК.

Хвороби та розлади

Нуклеази - це ферменти, нестача чи несправність яких можуть призвести до серйозних фізичних скарг. Як вже було сказано, дев'ять RNases пов'язані з дуже рідкісними спадковими захворюваннями.

Наприклад, якщо РНКаза Н недостатньо активна, в РНК трапляються мутації, розриви ланцюгів і накопичення послідовностей ДНК. Розвивається так званий синдром Айкарді-Готьєра, який проявляється у дітей як напади лихоманки, блювоти та неповоротки. Деякі немовлята втрачають моторику через кілька місяців. Багато пацієнтів помирають в ранньому дитинстві. Причиною цих симптомів є запальні реакції, опосередковані імунними реакціями на збагачені сегменти ДНК в РНК.