HELICASA: MGA KATANGIAN, ISTRUKTURA AT PAG-ANDAR - ANATOMY AT PHYSIOLOGY - 2024

Ang helicase ay tumutukoy sa isang pangkat ng mga enzymes ng uri ng protina-hydrolytic na napakahalaga para sa lahat ng mga nabubuhay na organismo; tinatawag din silang protina ng motor. Ang mga ito ay lumilipat sa pamamagitan ng cell cytoplasm, na nagko-convert ng enerhiya ng kemikal sa gawaing mekanikal sa pamamagitan ng ATP hydrolysis.

Ang pinakamahalagang pag-andar nito ay upang sirain ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga nitrogenous na batayan ng mga nucleic acid, kaya pinapayagan ang kanilang pagtitiklop. Mahalagang bigyang-diin na ang mga helicases ay praktikal na nasa lahat, dahil naroroon sila sa mga virus, bakterya at eukaryotic na organismo.

Ang mga enzim na kasangkot sa pagtitiklop ng Escherichia coli. Kinuha at na-edit mula sa César Benito Jiménez, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons.

Ang una sa mga protina o enzymes na ito ay natuklasan noong 1976 sa bacterium Escherichia coli; makalipas ang dalawang taon ang unang helicase ay natuklasan sa isang eukaryotic organism, sa mga liryo na halaman.

Sa kasalukuyan, ang mga protina ng helicase ay nailalarawan sa lahat ng mga natural na kaharian kabilang ang mga virus, na nagpapahiwatig na ang isang malawak na kaalaman ay nabuo tungkol sa mga hydrolytic enzymes, ang kanilang mga pag-andar sa mga organismo at kanilang mekanikong papel.

katangian

Ang mga Hellicases ay biological o natural macromolecules na nagpapabilis sa mga reaksyon ng kemikal (mga enzim). Pangunahin ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng paghihiwalay ng mga adenosine triphosphate (ATP) na mga kumplikadong kemikal sa pamamagitan ng hydrolysis.

Ang mga enzymes na ito ay gumagamit ng ATP upang magbigkis at mag-remodel na mga komplikadong deoxyribonucleic acid (DNA) at ribonucleic acid (RNA).

Mayroong hindi bababa sa 2 uri ng helicases: DNA at RNA.

Helicase ng DNA

Ang mga helicases ng DNA ay kumikilos sa pagtitiklop ng DNA at nailalarawan sa pamamagitan ng paghihiwalay ng dobleng stranded na DNA sa iisang strand.

RNA helicase

Ang mga enzymes na ito ay kumikilos sa metabolic process ng ribonucleic acid (RNA) at sa pagdami, pagpaparami o ribosomal biogenesis.

Ang RNA helicase ay susi din sa proseso ng pre-splicing ng messenger RNA (mRNA) at ang pagsisimula ng synthesis ng protina, pagkatapos ng transkripsyon ng DNA sa RNA sa cell nucleus.

Taxonomy

Ang mga enzymes na ito ay maaaring maiiba ayon sa kanilang amino acid na sumunod sa homology sa pangunahing amino acid ATPase domain, o sa pamamagitan ng ibinahaging mga motif ng pagkakasunud-sunod. Ayon sa pag-uuri, ang mga ito ay napangkat sa 6 superfamilies (SF 1-6):

SF1

Ang mga enzyme ng superfamily na ito ay may 3′-5 ′ o 5′-3 ′ na polokasyon ng translocation at hindi bumubuo ng mga istruktura ng singsing.

SF2

Ito ay kilala bilang ang pinakamalawak na pangkat ng mga helicases at higit sa lahat ay binubuo ng RNA helicases. Mayroon silang isang translocation polarity sa pangkalahatan 3′-5 ′ na may napakakaunting mga pagbubukod.

Mayroon silang siyam na motif (mula sa Ingles na mga motif, na isinasalin sa "mga paulit-ulit na elemento") ng lubos na napagtipid na mga pagkakasunud-sunod ng amino acid at, tulad ng SF1, ay hindi bumubuo ng mga istruktura ng singsing.

SF3

Ang mga ito ay katangian ng mga helicases ng mga virus at may natatanging polocation ng translocation ng 3′-5 ′. Nagtataglay lamang sila ng apat na lubos na napagtibay na mga motif ng pagkakasunod-sunod at form ng mga istruktura ng singsing o singsing.

SF4

Una nilang inilarawan sa bakterya at bakterya. Ang mga ito ay isang pangkat ng pagtutuon o replicative helicases.

Mayroon silang isang natatanging pagkakahulugan ng translocation ng 5′-3 ′, at may limang lubos na napagtibay na mga motif ng pagkakasunud-sunod. Ang mga helicases na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng mga singsing.

SF5

Ang mga ito ay protina ng uri ng factor ng Rho. Ang mga helicases ng SF5 superfamily ay katangian ng mga prokaryotic na organismo at mga hexameric ATP-umaasa. Inaakala silang malapit na nauugnay sa SF4; Bilang karagdagan, mayroon silang annular at non-annular na mga hugis.

SF6

Ang mga ito ay mga protina na tila nauugnay sa SF3 superfamily; gayunpaman, ang mga SF6 ay nagpapakita ng isang domain ng mga protina ng ATPase na nauugnay sa iba't ibang mga aktibidad ng cellular (mga protina ng AAA) na hindi naroroon sa SF3.

Istraktura

Sa istruktura, ang lahat ng mga helicases ay may mataas na naipreserba na mga motif ng pagkakasunod-sunod sa anterior na bahagi ng kanilang pangunahing istraktura. Ang isang bahagi ng molekula ay may isang partikular na pag-aayos ng amino acid na nakasalalay sa tiyak na pag-andar ng bawat helicase.

Ang pinaka-istruktura na pinag-aralan helicases ay ang SF1 superfamily. Ang mga protina na ito ay kilala sa kumpol sa 2 mga domain na halos kapareho ng multifunctional RecA protein, at ang mga domain na ito ay bumubuo ng isang ATP-nagbubuklod na bulsa sa pagitan nila.

Ang mga hindi pinangangalagaan na mga rehiyon ay maaaring magkaroon ng mga tukoy na domain tulad ng uri ng pagkilala sa DNA, domain localization domain at protina-protina.

Crystal na istraktura ng eIF4A-PDCD4 complex. EIF4A1 dimer ng Helicase subunit, nakagapos sa PDCD4 (cyan). Kinuha at na-edit mula sa: AyacopPlease flattr ito, mula sa Wikimedia Commons.

Mga Tampok

Helicase ng DNA

Ang mga pag-andar ng mga protina na ito ay nakasalalay sa isang mahalagang iba't ibang mga kadahilanan, bukod sa kung saan ay ang stress sa kapaligiran, cell lineage, genetic background at yugto ng cell cycle.

Ang mga helicases ng SF1 DNA ay kilala upang maglingkod ng mga tiyak na tungkulin sa pag-aayos ng DNA, pagtitiklop, paglilipat, at pagsasaayos.

Pinaghiwalay nila ang mga strands ng isang dobleng helix ng DNA at lumahok sa pagpapanatili ng telomere, pag-aayos ng dobleng strand, at pagtanggal ng mga protina na nauugnay sa nucleic acid.

RNA helicase

Tulad ng naunang nabanggit, ang mga helicases ng RNA ay napakahalaga sa karamihan ng mga proseso ng metabolic RNA, at ang mga protina na ito ay kilala rin upang makilahok sa pagtuklas ng mga virus na RNA.

Bilang karagdagan, kumikilos sila sa tugon ng immune na antiviral, dahil nakita nila ang dayuhan o dayuhang RNA (sa mga vertebrates).

Kahalagahan ng medikal

Ang mga Hellicases ay tumutulong sa mga cell na malampasan ang endogenous at exogenous stress, na pumipigil sa kawalang-tatag ng chromosomal at mapanatili ang balanse ng cellular.

Ang kabiguan ng system na ito o balanse ng homeostatic ay nauugnay sa genetic mutations na nagsasangkot ng mga gen na nagsasagawa ng mga protina ng uri ng helicase; sa kadahilanang ito sila ang paksa ng pag-aaral ng biomedical at genetic.

Sa ibaba ay babanggitin natin ang ilan sa mga sakit na may kaugnayan sa mga mutasyon sa mga gene na nagsasab ng DNA bilang mga protina na uri ng helicase:

Werner syndrome

Ito ay isang sakit na genetic na sanhi ng isang mutation sa isang gene na tinatawag na WRN, na nagsasagawa ng isang helicase. Ang mutant helicase ay hindi gumana nang maayos at nagiging sanhi ng maraming mga sakit na magkakasamang bumubuo ng Werner syndrome.

Ang pangunahing katangian ng mga nagdurusa sa patolohiya na ito ay ang kanilang nauna na pag-iipon. Upang maipakita ang sakit mismo, ang mutant gene ay dapat na magmana sa parehong mga magulang; ang saklaw nito ay napakababa at walang paggamot para sa pagalingin nito.

Bloom syndrome

Ang Bloom syndrome ay isang sakit na genetic na nagreresulta mula sa mutation ng isang autosomal gene na tinatawag na BLM na nag-encode ng isang helicase protein. Nangyayari lamang ito para sa mga indibidwal na walang homozygous para sa character na iyon (urong).

Ang pangunahing tampok ng bihirang sakit na ito ay ang hypersensitivity sa sikat ng araw, na nagiging sanhi ng mga sugat sa balat ng pantal sa erythromatous. Wala pang lunas.

Rothmund-Thomson syndrome

Kilala rin ito bilang congenital atrophic poikiloderma. Ito ay isang patolohiya ng napakabihirang genetic na pinagmulan: hanggang sa kasalukuyan may mas kaunti sa 300 mga kaso na inilarawan sa mundo.

Ito ay sanhi ng isang mutation sa RECQ4 gene, isang autosomal recessive gene na matatagpuan sa chromosome 8.

Ang mga simtomas o kundisyon ng sindrom na ito ay kasama ang mga katarata ng bata, mga abnormalidad sa sistema ng kalansay, pag-ubos, capillary dilation, at pagkasayang ng balat (poikiloderma). Sa ilang mga kaso, maaaring mangyari ang hyperthyroidism at kakulangan sa produksyon ng testosterone.

Mga Sanggunian

1. RM Brosh (2013). Ang mga helicases ng DNA na kasangkot sa pag-aayos ng DNA at ang kanilang mga papel sa cancer. Mga Review ng Kalikasan sa Kanser.
2. Helicase. Nabawi mula sa kalikasan.com.
3. Helicase. Nabawi mula sa en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Rothmund-Thompson syndrome (congenital atrophic poikiloderma) sa isang buntis. Clinic at Pananaliksik sa Ginekolohiya at Obstetrics.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Istraktura at Mekanismo ng SF1 DNA Helicases. Pagsulong sa Eksperimentong Medisina at Biology.
6. Bloom syndrome. Nabawi mula sa Medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). Istraktura at mekanismo ng Helicases at Nocicic Acid Translocases. Taunang Pagrepaso sa Biochemistry.