EXONUCLEASE: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2026

Ang mga exonucleases ay isang uri ng mga nuklear na naghuhumaling sa mga nucleic acid ng isa sa kanilang mga libreng dulo - alinman sa 3 'o 5'. Ang resulta ay isang progresibong pantunaw ng genetic material, na inilalabas ang isa sa mga nucleotides. Ang katapat sa mga enzymes na ito ay mga endonucleases, na kung saan ay hydrolyze ang mga nucleic acid sa mga panloob na seksyon ng chain.

Ang mga enzymes na ito ay gumagana sa pamamagitan ng hydrolysis ng mga phosphodiester bond ng chainotide chain. Nakikilahok sila sa pagpapanatili ng katatagan ng genome at sa iba't ibang mga aspeto ng cellular metabolism.

Pinagmulan: Christopherrussell

Partikular, kapwa sa mga prokaryotic at eukaryotic lineages ay matatagpuan namin ang iba't ibang uri ng mga exonucleases na nakikilahok sa pagtitiklop at pagkumpuni ng DNA at sa pagkahinog at pagkabulok ng RNA.

katangian

Ang mga Exonucleases ay isang uri ng mga nuklear na bumubungkal ng mga bono ng phosphodiester ng mga kadena ng nucleic acid na tuloy-tuloy sa isa sa kanilang mga dulo, alinman sa 3 'o sa 5'.

Ang isang bono ng phosphodiester ay nabuo ng covalent bond sa pagitan ng isang hydroxyl group na matatagpuan sa 3 'carbon at isang phosphate group na matatagpuan sa 5' carbon. Ang unyon sa pagitan ng parehong mga grupo ng kemikal ay nagreresulta sa isang dobleng bono ng uri ng ester. Ang pag-andar ng mga exonucleases - at ang mga nucleases sa pangkalahatan - ay upang sirain ang mga bono ng kemikal na ito.

Mayroong isang mahusay na iba't ibang mga exonucleases. Ang mga enzymes na ito ay maaaring gumamit ng DNA o RNA bilang isang substrate, depende sa uri ng nuclease. Sa parehong paraan, ang molekula ay maaaring solong o dobleng banda.

Mga Tampok

Ang isa sa mga kritikal na aspeto para sa pagpapanatili ng buhay ng isang organismo sa mga pinakamainam na kondisyon ay ang katatagan ng genome. Sa kabutihang palad, ang genetic na materyal ay may isang serye ng mga napaka-epektibong mekanismo na nagpapahintulot sa pag-aayos nito, kung apektado.

Ang mga mekanismong ito ay nangangailangan ng kinokontrol na pagsira ng mga bono ng phosphodiester, at, tulad ng nabanggit, ang mga nucleases ay ang mga enzyme na tumutupad sa mahalagang function na ito.

Ang mga polymerases ay mga enzyme na naroroon sa parehong eukaryotes at prokaryotes na nakikilahok sa synthesis ng mga nucleic acid. Sa bakterya, tatlong uri ang naiiba at nasa eukaryotes lima. Sa mga enzymes na ito ang aktibidad ng exonucleases ay kinakailangan upang matupad ang kanilang mga pag-andar. Susunod ay makikita natin kung paano nila ito ginagawa.

Ang aktibidad ng Exonuclease sa bakterya

Sa bakterya, lahat ng tatlong polymerases ay may aktibidad na exonuclease. Ang Polymerase ay may aktibidad ako sa dalawang direksyon: 5'-3 'at 3'-5', habang ang II at III ay nagpapakita lamang ng aktibidad sa direksyon na 3'-5 '.

Ang aktibidad na 5'-3 'ay nagpapahintulot sa enzyme na alisin ang panimulang aklat mula sa RNA, na idinagdag ng isang enzyme na tinatawag na primase. Kasunod nito, ang agwat na nilikha ay pupunan ng mga bagong synthesized nucleotides.

Ang una ay isang molekula na binubuo ng ilang mga nucleotide na nagbibigay-daan sa pagsisimula ng aktibidad ng polymerase ng DNA. Kaya parating naroroon ito sa kaganapan ng pagtitiklop.

Kung ang DNA polymerase ay nagdaragdag ng isang nucleotide na hindi tumutugma, maaari itong iwasto salamat sa aktibidad ng exonuclease.

Ang aktibidad ng Exonuclease sa eukaryotes

Ang limang polymerases sa mga organismo na ito ay ipinapahiwatig gamit ang mga titik na Greek. Ang gamma, delta at epsilon lamang ang nagpapakita ng aktibidad ng exonuclease, lahat sa direksyon na 3'-5 '.

Ang Gamma DNA polymerase ay nauugnay sa pagtitiklop ng mitochondrial DNA, habang ang natitirang dalawa ay nakikilahok sa pagtitiklop ng genetic material na matatagpuan sa nucleus at sa pag-aayos nito.

Pagkasira

Ang mga Exonucleases ay mga pangunahing enzyme sa pag-alis ng ilang mga molekula na nucleic acid na hindi na kinakailangan ng katawan.

Sa ilang mga kaso, dapat pigilan ng cell ang pagkilos ng mga enzymes na ito na makaapekto sa mga nucleic acid na dapat mapangalagaan.

Halimbawa, ang isang "cap" ay idinagdag sa messenger RNA. Ito ay binubuo ng methylation ng isang terminal guanine at dalawang ribose unit. Ang pagpapaandar ng takip ay pinaniniwalaang proteksyon ng DNA laban sa pagkilos ng 5 'exonuclease.

Mga halimbawa

Ang isa sa mga mahahalagang exonucleases para sa pagpapanatili ng katatagan ng genetic ay ang exonuclease ng tao, na dinaglat bilang hExo1. Ang enzyme na ito ay matatagpuan sa iba't ibang mga landas sa pag-aayos ng DNA. May kaugnayan ito para sa pagpapanatili ng mga telomeres.

Pinapayagan ng exonuclease na ito ang pag-aayos ng mga gaps sa parehong mga tanikala, na, kung hindi ayusin, ay maaaring humantong sa mga pag-aayos ng chromosomal o pagtanggal na magreresulta sa isang pasyente na may cancer o napaaga na pagtanda.

Aplikasyon

Ang ilang mga exonucleases ay nasa komersyal na paggamit. Halimbawa, ang exonuclease I na nagpapahintulot sa pagwawasak ng mga solong bandang primer (hindi maaaring magpabagal sa mga substrate na dobleng band), ang exonuclease III ay ginagamit para sa site na nakadirekta ng mutagenesis at lambda exonuclease ay maaaring magamit para sa pagtanggal ng isang nucleotide na matatagpuan sa 5 'pagtatapos ng isang dobleng banda DNA.

Sa kasaysayan, ang mga exonucleases ay tumutukoy sa mga elemento sa proseso ng pag-elucidating ng likas na katangian ng mga bono na gaganapin ang mga bloke ng gusali ng mga nucleic acid: mga nucleotides.

Bukod dito, sa ilang mga mas lumang mga pamamaraan ng pagkakasunud-sunod ang pagkilos ng mga exonucleases ay isinama sa paggamit ng mass spectrometry.

Bilang ang produkto ng exonuclease ay ang progresibong paglabas ng oligonucleotides, kinakatawan nito ang isang maginhawang tool para sa pagsusuri ng pagkakasunud-sunod. Kahit na ang pamamaraan ay hindi gumana nang maayos, ito ay kapaki-pakinabang para sa mga maikling pagkakasunud-sunod.

Sa ganitong paraan, ang mga exonucleases ay itinuturing na napaka-kakayahang umangkop at napakahalaga na mga tool sa laboratoryo para sa pagmamanipula ng mga nucleic acid.

Istraktura

Ang mga Exonucleases ay may sobrang pagkakaiba-iba ng istraktura, kaya't hindi posible na pangkalahatan ang kanilang mga katangian. Ang parehong ay maaaring ma-extrapolated para sa iba't ibang uri ng mga nuklear na matatagpuan sa mga buhay na organismo. Samakatuwid, ilalarawan namin ang istraktura ng isang point enzyme.

Ang Exonuclease I (ExoI) na kinuha mula sa modelo ng organismo na Escherichia coli ay isang monomeric enzyme, na kasangkot sa recombination at pagkumpuni ng genetic material. Salamat sa aplikasyon ng mga diskarte sa crystallographic, ang istraktura nito ay ginalarawan.

Bilang karagdagan sa domain ng exonuclease ng polymerase, kasama sa enzyme ang iba pang mga domain na tinatawag na SH3. Ang lahat ng tatlong mga rehiyon ay pinagsama upang bumuo ng isang uri ng C, bagaman ang ilang mga segment ay ginagawang katulad ng isang enzyme sa isang O.

Mga Sanggunian

1. Breyer, WA, at Matthews, BW (2000). Istraktura ng Escherichia coli exonuclease Iminumungkahi ko kung paano nakamit ang pagiging epektibo. Kalikasan Structural & Molecular Biology, 7 (12), 1125.
2. Kayumanggi, T. (2011). Panimula sa genetika: Isang molekulang diskarte. Garland Science.
3. Davidson, J., & Adams, RLP (1980). Biochemistry ng Davidson's Nucleic Acids. Baligtad ko.
4. Hsiao, YY, Duh, Y., Chen, YP, Wang, YT, & Yuan, HS (2012). Paano napagpasyahan ng isang exonuclease kung saan ihinto ang pag-trim ng mga nucleic acid: mga istruktura ng kristal ng RNase T - mga komplikadong produkto. Ang pananaliksik sa mga asidong nukleiko, 40 (16), 8144-8154.
5. Khare, V., & Eckert, KA (2002). Ang proofreading 3 ′ → 5 ′ aktibidad ng exonuclease ng mga polymerases ng DNA: isang kinetikong hadlang sa pagbubuo ng DNA synthes. Pananaliksik sa Mutation / Pangunahing at Molekular na Mekanismo ng Mutagenesis, 510 (1-2), 45-54.
6. Kolodner, RD, & Marsischky, GT (1999). Ang pag-aayos ng DNA ng Eukaryotic DNA. Kasalukuyang opinyon sa genetika at pag-unlad, 9 (1), 89–96.
7. Nishino, T., & Morikawa, K. (2002). Istraktura at pag-andar ng mga nuklear sa pag-aayos ng DNA: hugis, pagkakahawak, at talim ng gunting ng DNA. Oncogene, 21 (58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, EA, Iyer, RR, Hast, MA, Hellinga, HW, Modrich, P., & Beese, LS (2011). Ang mga istruktura ng human exonuclease 1 na mga kumplikadong DNA ay nagmumungkahi ng isang pinag-isang mekanismo para sa pamilya ng nuclease. Cell, 145 (2), 212-223.
9. Yang, W. (2011). Nukleases: pagkakaiba-iba ng istraktura, pag-andar, at mekanismo. Mga Quarterly na pagsusuri ng Biophysics, 44 (1), 1-93.