NUKLEASES: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, URI AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang mga nuklear ay mga enzyme na may pananagutan sa nakapanghinait na mga nucleic acid. Ginagawa nila ito sa pamamagitan ng hydrolysis ng mga bono ng phosphodiester na magkasama nang magkasama ang mga nucleotides. Para sa kadahilanang ito, kilala rin sila sa panitikan bilang mga phosphodiesterases. Ang mga enzymes na ito ay matatagpuan sa halos lahat ng mga biological entities at naglalaro ng mga pangunahing tungkulin sa pagtitiklop sa DNA, pag-aayos at iba pang proseso.

Sa pangkalahatan, maiuri natin ang mga ito depende sa uri ng mga nucleic acid na kanilang nilalagay: ang mga nucleases na ang substrate ay RNA ay tinatawag na ribonucleases, at ang mga DNA ay kilala bilang deoxyribonucleases. Mayroong ilang mga hindi tiyak na may kakayahang magpanghina ng parehong DNA at RNA.

Phosphodiester bond. Pinagmulan: Xvazquez

Ang isa pang malawak na ginagamit na pag-uuri ay nakasalalay sa pagkilos ng enzyme. Kung patuloy na ginagawa nito ang trabaho, simula sa mga dulo ng chain ng nucleic acid, tinawag silang mga exonucleases. Sa kaibahan, kung ang break ay nangyayari sa isang panloob na punto sa kadena, tinawag silang endonucleases.

Sa kasalukuyan, ang ilang mga endonucleases ay malawakang ginagamit sa teknolohiyang recombinant na DNA sa mga laboratoryo ng molekular na biology. Ito ang mga napakahalaga na tool para sa eksperimentong pagmamanipula ng mga nucleic acid.

katangian

Ang mga nukleases ay biyolohikal na molekula ng isang likas na protina at may aktibidad na enzymatic. May kakayahan silang hydrolyzing ang mga bono na sumali sa mga nucleotide sa mga nucleic acid.

Kumikilos sila sa pamamagitan ng isang pangkalahatang catalysis ng acid-base. Ang reaksyong ito ay maaaring nahahati sa tatlong pangunahing hakbang: ang pag-atake ng nucleophilic, ang pagbuo ng isang negatibong sisingilin ng tagapamagitan at, bilang isang pangwakas na hakbang, ang pagsira ng bono.

Mayroong isang uri ng enzyme na tinatawag na polymerases, na responsable para sa catalyzing ang synthesis ng parehong DNA (sa pagtitiklop) at RNA (sa transkripsyon). Ang ilang mga uri ng polymerases ay nagpapakita ng aktibidad ng nuclease. Tulad ng mga polymerases, ang iba pang mga kaugnay na enzymes ay nagpapakita rin ng aktibidad na ito.

Istraktura

Ang mga nukleases ay isang sobrang heterogenous set ng mga enzyme, kung saan mayroong maliit na ugnayan sa pagitan ng kanilang istraktura at mekanismo ng pagkilos. Sa madaling salita, mayroong isang napakalaking pagkakaiba-iba sa pagitan ng istraktura ng mga enzim na ito, kaya hindi natin mababanggit ang anumang istraktura na karaniwan sa kanilang lahat.

Mga Uri

Mayroong maraming mga uri ng mga nuklear at iba't ibang mga system upang maiuri ang mga ito. Sa artikulong ito, tatalakayin natin ang dalawang pangunahing mga sistema ng pag-uuri: ayon sa uri ng nucleic acid na pinanghihinaan nila at ayon sa paraan ng pag-atake ng enzyme.

Kung interesado ang mambabasa, maaari silang maghanap para sa isang pangatlong mas malawak na pag-uuri batay sa pag-andar ng bawat nuclease (tingnan sa Yang, 2011).

Kinakailangan na banggitin na ang mga nuklear ay mayroon din sa mga sistemang enzymatic na hindi tiyak sa kanilang substrate at maaaring magpabagal sa parehong uri ng mga nucleic acid.

Ayon sa pagiging tiyak ng ginamit na substrate

Mayroong dalawang uri ng mga nucleic acid na halos lahat sa mga organikong nilalang: deoxyribonucleic acid, o DNA, at ribonucleic acid, RNA. Ang mga tiyak na enzyme na nagpapabagal sa DNA ay tinatawag na deoxyribonucleases, at RNA, ribonucleases.

Ayon sa anyo ng pag-atake

Kung ang chain ng nucleic acid ay inaatake ng endolytically, iyon ay, sa mga panloob na rehiyon ng chain, ang enzyme ay tinatawag na isang endonuclease. Ang alternatibong pag-atake ay nangyayari nang paunti-unti sa isang dulo ng kadena at ang mga enzymes na isinasagawa ay mga exonucleases. Ang pagkilos ng bawat enzyme ay nagreresulta sa iba't ibang mga kahihinatnan.

Dahil ang mga exonucleases na magkahiwalay na mga nucleotides ay hakbang-hakbang, ang mga epekto sa substrate ay hindi masyadong marahas. Sa kabilang banda, ang pagkilos ng mga endonucleases ay mas malinaw, dahil maaari nilang i-clear ang chain sa iba't ibang mga punto. Ang huli ay maaaring magbago kahit na ang lagkit ng solusyon sa DNA.

Ang mga Exonucleases ay mga mahahalagang elemento sa pag-alis ng likas na katangian ng bono na magkasama nang magkasama ang mga nucleotide.

Ang pagiging tiyak ng site ng pag-cleavage ng endonuclease ay nag-iiba. Mayroong ilang mga uri (tulad ng enzyme deoxyribonuclease I) na maaaring i-cut sa mga nonspecific site, na bumubuo ng medyo random na pagbawas na may kinalaman sa pagkakasunud-sunod.

Sa kaibahan, mayroon kaming napaka-tiyak na mga endonucleases na pinutol lamang sa ilang mga pagkakasunud-sunod. Ipaliwanag namin sa ibang pagkakataon kung paano sinasamantala ng mga molekulang biologist ang pag-aari na ito.

Mayroong ilang mga nucleases na maaaring kumilos bilang parehong endo at exonucleases. Ang isang halimbawa nito ay ang tinatawag na microconic nuclease.

Mga Tampok

Ang mga nukleases ay nagpalakas ng isang serye ng mga reaksyon na mahalaga para sa buhay. Ang aktibidad ng Nuklease ay isang mahalagang elemento ng pagtitiklop ng DNA, dahil makakatulong sila upang maalis ang panimulang aklat o panimulang aklat at makilahok sa pagwawasto ng mga error.

Sa ganitong paraan, ang dalawang proseso na may kaugnayan tulad ng rekombinasyon at pagkumpuni ng DNA ay pinagsama ng mga nukleases.

Nag-aambag din ito sa pagbuo ng mga pagbabago sa istruktura sa DNA, tulad ng topoisomerization at muling pagsasaalang-alang sa site. Upang maganap ang lahat ng mga prosesong ito, kinakailangan ang isang pansamantalang pahinga ng bono ng phosphodiester, na isinasagawa ng mga nucleases.

Sa RNA, ang mga nucleases ay nakikilahok din sa mga pangunahing proseso. Halimbawa, sa pagkahinog ng messenger at sa pagproseso ng interfering RNAs. Sa parehong paraan, sila ay kasangkot sa mga proseso ng na-program na pagkamatay ng cell o apoptosis.

Sa mga unicellular organismo, ang mga nucleases ay kumakatawan sa isang sistema ng pagtatanggol na nagpapahintulot sa kanila na digest ang dayuhang DNA na pumapasok sa cell.

Mga aplikasyon: paghihigpit sa mga enzymes

Sinasamantala ng mga mololohiko na biyolohista ang pagiging tiyak ng ilang mga nuklear na tinatawag na mga tiyak na mga paghihigpit na mga nucleus. Napansin ng mga biologist na ang bakterya ay nakakalusot sa dayuhang DNA na ipinakilala sa pamamagitan ng mga pamamaraan sa laboratoryo.

Ang paghuhukay nang mas malalim sa hindi pangkaraniwang bagay na ito, natuklasan ng mga siyentipiko ang mga nucleus ng paghihigpit - mga enzyme na pinutol ang DNA sa ilang mga pagkakasunud-sunod ng nucleotide. Ang mga ito ay isang uri ng "molekular gunting" at nakita namin ang mga ito na ibinebenta.

Ang bakterya DNA ay "immune" sa mekanismong ito, dahil protektado ito ng mga pagbabago sa kemikal sa mga pagkakasunud-sunod na nagsusulong ng pagkasira. Ang bawat species at pilay ng bakterya ay may mga tiyak na mga nucleases.

Ang mga molekulang ito ay lubhang kapaki-pakinabang, dahil tinitiyak nila na ang hiwa ay palaging gagawin sa parehong lugar (4 hanggang 8 na mga nucleotide ang haba). Ang mga ito ay inilalapat sa teknolohiyang DNA ng recombinant.

Bilang kahalili, sa ilang mga nakagawiang pamamaraan (tulad ng PCR) ang pagkakaroon ng mga nuklear ay negatibong nakakaapekto sa proseso, dahil hinuhukay nila ang materyal na kailangang masuri. Para sa kadahilanang ito, sa ilang mga kaso kinakailangan na mag-aplay ng mga inhibitor ng mga enzim na ito.

Mga Sanggunian

1. Kayumanggi, T. (2011). Panimula sa genetika: Isang molekulang diskarte. Garland Science.
2. Davidson, J., & Adams, RLP (1980). Biochemistry ng Davidson's Nucleic Acids. Baligtad ko.
3. 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.
4. Stoddard, BL (2005). Homing endonuclease istraktura at pag-andar. Ang mga pagsusuri ng Quarterly ng Biophysics, 38 (1), 49-95.
5. Yang, W. (2011). Nukleases: pagkakaiba-iba ng istraktura, pag-andar, at mekanismo. Mga Quarterly na pagsusuri ng Biophysics, 44 (1), 1-93.