Det nukleaser De er enzymer, der er ansvarlige for nedbrydende nukleinsyrer. De gør dette ved hydrolyse af de phosphodiesterbindinger, der holder nukleotider sammen. Af denne grund er de også kendt i litteraturen som phosphodiesteraser. Disse enzymer findes i næsten alle biologiske enheder og spiller grundlæggende roller i DNA-replikation, reparation og andre processer..
På en generel måde kan vi klassificere dem afhængigt af typen af nukleinsyrer, som de spalter: nukleaser, hvis substrat er RNA, kaldes ribonukleaser, og de af DNA er kendt som deoxyribonukleaser. Der er nogle ikke-specifikke, der er i stand til at nedbryde både DNA og RNA.
En anden almindeligt anvendt klassificering afhænger af enzymets virkning. Hvis det gør sit job progressivt og starter ved enderne af nukleinsyrekæden, kaldes de exonukleaser. I modsætning hertil kaldes de endonukleaser, hvis bruddet sker på et indre punkt i kæden..
I øjeblikket anvendes visse endonukleaser i vid udstrækning i rekombinant DNA-teknologi i molekylærbiologilaboratorier. Disse er uvurderlige værktøjer til eksperimentel manipulation af nukleinsyrer..
Artikelindeks
Nukleaser er biologiske molekyler af protein-karakter og med enzymatisk aktivitet. De er i stand til at hydrolysere de bindinger, der forbinder nukleotider i nukleinsyrer.
De virker gennem en generel syrebasekatalyse. Denne reaktion kan opdeles i tre grundlæggende trin: det nukleofile angreb, dannelsen af et negativt ladet mellemprodukt og som et sidste trin brydningen af bindingen..
Der er en type enzym kaldet polymeraser, der er ansvarlig for at katalysere syntesen af både DNA (i replikation) og RNA (i transkription). Nogle typer polymeraser udviser nukleaseaktivitet. Ligesom polymeraser udviser andre relaterede enzymer også denne aktivitet..
Nukleaser er et ekstremt heterogent sæt enzymer, hvor der er ringe sammenhæng mellem deres struktur og virkningsmekanisme. Der er, at der er en drastisk variation mellem strukturen af disse enzymer, så vi kan ikke nævne nogen struktur, der er fælles for dem alle..
Der er flere typer nukleaser og også forskellige systemer til at klassificere dem. I denne artikel vil vi diskutere to hovedklassifikationssystemer: i henhold til typen af nukleinsyre, de nedbrydes, og i henhold til den måde, enzymet angribes på..
Hvis læseren er interesseret, kan de søge en tredje mere omfattende klassificering baseret på funktionen af hver nuklease (se Yang, 2011)..
Det er nødvendigt at nævne, at nukleaser også findes i disse enzymsystemer, der ikke er specifikke for deres substrat og kan nedbryde begge typer nukleinsyrer..
Der er to typer nukleinsyrer, der næsten er allestedsnærværende for organiske væsener: deoxyribonukleinsyre eller DNA og ribonukleinsyre, RNA. De specifikke enzymer, der nedbryder DNA kaldes deoxyribonukleaser og RNA, ribonukleaser.
Hvis nukleinsyrekæden angribes endolytisk, det vil sige i indre kæderegioner, kaldes enzymet en endonuklease. Det alternative angreb forekommer gradvist i den ene ende af kæden, og de enzymer, der udfører det, er exonukleaser. Virkningen af hvert enzym resulterer i forskellige konsekvenser.
Da exonukleaser adskiller nukleotider trin for trin, er virkningerne på substratet ikke særlig drastiske. Tværtimod er virkningen af endonukleaser mere udtalt, da de kan spalte kæden på forskellige punkter. Sidstnævnte kan ændre selv viskositeten af DNA-opløsningen.
Exonukleaser var afgørende elementer i belysning af arten af den binding, der holdt nukleotider sammen.
Specificiteten af endonukleasespaltningsstedet varierer. Der er nogle typer (såsom deoxyribonuclease I-enzymet), der kan skære på ikke-specifikke steder, hvilket genererer relativt tilfældige nedskæringer med hensyn til sekvensen.
I modsætning hertil har vi meget specifikke endonukleaser, der kun klipper ved bestemte sekvenser. Senere vil vi forklare, hvordan molekylærbiologer udnytter denne egenskab.
Der er nogle nukleaser, der kan fungere som både endo- og exonukleaser. Et eksempel på dette er den såkaldte mikrokoniske nuklease.
Nukleaser katalyserer en række reaktioner, der er vigtige for livet. Nuclease-aktivitet er et væsentligt element i DNA-replikation, da de hjælper med at fjerne primeren eller først og deltage i korrektionen af fejl.
På denne måde medieres to vigtige processer såsom rekombination og DNA-reparation af nukleaser..
Det bidrager også til at generere strukturelle ændringer i DNA, såsom topoisomerisering og stedsspecifik rekombination. For at alle disse processer skal finde sted, er en midlertidig nedbrydning af phosphodiesterbindingen nødvendig udført af nukleaser.
I RNA deltager nukleaser også i grundlæggende processer. For eksempel i modningen af messenger og i behandlingen af interfererende RNA'er. På samme måde er de involveret i processerne med programmeret celledød eller apoptose..
I encellede organismer repræsenterer nukleaser et forsvarssystem, der giver dem mulighed for at fordøje fremmed DNA, der kommer ind i cellen.
Molekylærbiologer udnytter specificiteten af visse nukleaser kaldet specifikke restriktionsnukleaser. Biologer havde bemærket, at bakterier var i stand til at fordøje fremmed DNA, der blev introduceret ved hjælp af teknikker i laboratoriet.
Ved at grave dybere ned i dette fænomen opdagede forskere restriktionsnukleaser - enzymer, der skar DNA ved bestemte nukleotidsekvenser. De er en slags "molekylær saks", og vi finder dem produceret til salg.
Bakterie-DNA er "immun" over for denne mekanisme, da det er beskyttet af kemiske modifikationer i sekvenserne, der fremmer nedbrydning. Hver art og stamme af bakterier har sine specifikke nukleaser.
Disse molekyler er meget nyttige, da de sikrer, at udskæringen altid foretages på samme sted (4 til 8 nukleotider i længden). De anvendes i rekombinant DNA-teknologi.
Alternativt påvirker tilstedeværelsen af nukleaser i nogle rutinemæssige procedurer (såsom PCR) negativt processen, da de fordøjer det materiale, der skal analyseres. Af denne grund er det i nogle tilfælde nødvendigt at anvende hæmmere af disse enzymer..
Endnu ingen kommentarer