HELICASA: JELLEMZŐK, FELÉPÍTÉS ÉS FUNKCIÓK - ANATÓMIA ÉS FIZIOLÓGIA - 2026

A helikáz a protein-hidrolitikus enzimek egy csoportjára vonatkozik, amelyek az összes élő szervezet számára nagyon fontosak; ezeket motoros fehérjéknek is nevezik. Ezek áthaladnak a sejt citoplazmájában, a kémiai energiát mechanikai munkássá alakítva az ATP hidrolízisén keresztül.

Legfontosabb funkciója a nukleinsavak nitrogénbázisai közötti hidrogénkötések megbontása, lehetővé téve ezek replikációját. Fontos hangsúlyozni, hogy a helikázok gyakorlatilag mindenütt jelen vannak, mivel a vírusokban, baktériumokban és eukarióta szervezetekben vannak jelen.

Az Escherichia coli replikációjában résztvevő enzimek. Készítette és szerkesztette: César Benito Jiménez, a Wikimedia Commonson keresztül.

Ezen proteinek vagy enzimek közül az elsőt 1976-ban fedezték fel az Escherichia coli baktériumban; Két évvel később az első helikázt felfedezték egy eukarióta szervezetben, liliom növényekben.

Jelenleg a helikázfehérjéket valamennyi természetes országban jellemzik, ideértve a vírusokat is, ami azt jelenti, hogy hatalmas ismeretekre tettek szert ezekről a hidrolitikus enzimekről, azok szervezetben betöltött funkcióiról és mechanisztikus szerepéről.

jellemzők

A hellikázok biológiai vagy természetes makromolekulák, amelyek felgyorsítják a kémiai reakciókat (enzimek). Elsősorban az adenozin-trifoszfát (ATP) kémiai komplexek hidrolízissel történő elválasztásával jellemezhetők.

Ezek az enzimek ATP-t használnak a dezoxiribonukleinsavak (DNS) és a ribonukleinsavak (RNS) komplexek megkötésére és átalakítására.

Legalább 2 típusú helikáz létezik: DNS és RNS.

DNS-helikáz

A DNS-helikázok a DNS replikációjában játszanak szerepet, és jellemzik a kettős szálú DNS egyszálra történő elválasztását.

RNS-helikáz

Ezek az enzimek a ribonukleinsav (RNS) anyagcseréjében és a szaporodásban, szaporodásban vagy riboszómális biogenezisben működnek.

Az RNS-helikáz kulcsszerepet játszik a hírvivő RNS (mRNS) pre-splicing folyamatában és a fehérje szintézis megindításában, miután a DNS-t RNS-re transzkripcióra hozták a sejtmagban.

taxonómia

Ezek az enzimek megkülönböztethetők az aminosav szekvenálási homológiájuk alapján a mag aminosav ATPáz doménjével, vagy megosztott szekvenálási motívumok alapján. A besorolás szerint ezeket 6 szupercsaládba (SF 1-6) csoportosítják:

SF1

Ennek a szupercsaládnak az enzimei 3′-5 ′ vagy 5′-3 ′ transzlokációs polaritással rendelkeznek, és nem képeznek gyűrűs szerkezeteket.

SF2

A helikázok legszélesebb csoportjaként ismert, és főleg RNS-helikázokból áll. Nagyon kevés kivétellel transzlokációs polaritásuk általában 3′-5 ′.

Kilenc motívumuk van (az angol motívumokból, amelyek "ismétlődő elemekké" fordítják) erősen konzervált aminosav-szekvenciákról, és az SF1-hez hasonlóan nem képeznek gyűrűs szerkezeteket.

SF3

Ezek a vírusok jellegzetes helikázai, és egyedi transzlokációs polaritásuk 3′-5 ′. Csak négy erősen konzervált szekvencia motívummal rendelkeznek, és gyűrűs szerkezeteket vagy gyűrűket képeznek.

SF4

Először baktériumokban és bakteriofágokban írták le őket. Ezek replikáló vagy replikáló helikázok csoportját képezik.

Egyedi transzlokációs polaritásuk 5'-3 ', és öt erősen konzerválódott szekvencia motívummal rendelkeznek. Ezeket a helikázakat gyűrűk képezik.

SF5

Rho faktor típusú fehérjék. Az SF5 szupercsalád helikázai a prokarióta szervezetekre jellemzőek és hexamerikus ATP-függőek. Úgy gondolják, hogy szorosan kapcsolódnak az SF4-hez; emellett gyűrűs és nem gyűrű alakúak is.

SF6

Olyan fehérjék, amelyek látszólag rokonok az SF3 szupercsaládhoz; az SF6-ok azonban olyan ATPáz-fehérjék doménjét mutatják, amelyek különféle sejtes aktivitásokkal társulnak (AAA-fehérjék), amelyek nem jelennek meg az SF3-ban.

Szerkezet

Szerkezetileg minden helikáz szekvencia motívuma erősen konzerválódott primer struktúrájának elülső részében. A molekula egy részének van egy meghatározott aminosav-elrendezése, amely az egyes helikázok specifikus funkciójától függ.

A legtöbb szerkezetben vizsgált helikáz az SF1 szupercsaládé. Ezekről a proteinekről ismert, hogy két doménbe csoportosulnak, nagyon hasonlóak a multifunkcionális RecA fehérjékhez, és ezek a domének ATP-kötő zsebet alkotnak közöttük.

A nem konzervált régióknak lehetnek specifikus domének, például DNS felismerési típus, sejt lokalizációs domén és protein-protein.

Az eIF4A-PDCD4 komplex kristályszerkezete. A Helicase alegység EIF4A1 dimerje, kötve a PDCD4-hez (cián). Felvétel és szerkesztés: Az AyacopPlease -ról, a Wikimedia Commonsból.

Jellemzők

DNS-helikáz

Ezen fehérjék funkciói számos tényezőtől függnek, amelyek között szerepel a környezeti stressz, a sejtvonal, a genetikai háttér és a sejtciklus szakaszai.

Az SF1 DNS-helikázokról ismert, hogy specifikus szerepet játszanak a DNS helyreállításában, replikációjában, transzferjében és rekombinációjában.

Elkülönítik a DNS kettős spirál szálait és részt vesznek a telomer fenntartásában, a kettős szál törés helyreállításában és a nukleinsav-asszociált fehérjék eltávolításában.

RNS-helikáz

Mint korábban említettük, az RNS-helikázok létfontosságúak az RNS-anyagcsere-folyamatok túlnyomó részében, és ezekről a proteinekről szintén ismert, hogy részt vesznek a vírusos RNS kimutatásában.

Ezen felül az antivirális immunválaszban is részt vesznek, mivel idegen vagy idegen RNS-t detektálnak (gerinces állatokban).

Orvosi jelentőség

A hellikázok segítik a sejteket az endogén és exogén stressz leküzdésében, megakadályozzák a kromoszóma instabilitást és fenntartják a sejtek egyensúlyát.

Ennek a rendszernek a hibája vagy a homeosztatikus egyensúly genetikai mutációkkal kapcsolatos, amelyek a helikáz típusú fehérjéket kódoló géneket érintik; emiatt orvos- és genetikai vizsgálatok tárgyát képezik.

Az alábbiakban néhány olyan betegséget említünk, amelyek a DNS-t helikáz-típusú fehérjeként kódoló gének mutációival kapcsolatosak:

Werner-szindróma

Ez egy genetikai betegség, amelyet a WRN nevű gén mutációja okoz, amely egy helikázt kódol. A mutáns helikáz nem működik megfelelően, és számos betegséget okoz, amelyek együttesen képezik a Werner-szindrómát.

A patológiát szenvedők fő jellemzője a korai öregedés. Ahhoz, hogy a betegség megnyilvánuljon, a mutáns gént mindkét szülőtől örökölni kell; előfordulási gyakorisága nagyon alacsony, és gyógyítására nincs kezelése.

Bloom szindróma

A Bloom-szindróma egy genetikai betegség, amely egy BLM-nek nevezett autoszomális gén mutációjából származik, amely egy helikázproteint kódol. Csak az adott karakterhez homozigóta egyéneknél fordul elő (recesszív).

Ennek a ritka betegségnek a fő jellemzője a napfény iránti túlérzékenység, amely az eritrombozos bőrkiütéshez vezet. Még nincs gyógymód.

Rothmund-Thomson szindróma

Veleszületett atrofikus poikiloderma néven is ismert. Ez egy nagyon ritka genetikai eredetű patológia: a világon eddig kevesebb, mint 300 esetet írtak le.

Ezt a RECQ4 gén mutációja okozza, egy autoszomális recesszív gén, amely a 8. kromoszómán található.

Ennek a szindrómának a tünetei vagy állapotai között szerepel a fiatalkori szürkehályog, a vázrendszer rendellenességei, depigmentáció, kapilláris tágulások és a bőr atrófiája (poikiloderma). Egyes esetekben hyperthyreosis és a tesztoszterontermelés elégtelensége fordulhat elő.

Irodalom

1. RM Brosh (2013). A DNS-javításban részt vevő DNS-helikázok és ezek szerepe a rákban. A természet véleménye a rákról.
2. Helikáz. Helyreállítva a nature.com webhelyről.
3. Helikáz. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről.
4. Juárez A., LP-szigetek, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Rothmund-Thompson szindróma (veleszületett atrofikus poikiloderma) egy terhes nőben. Nőgyógyászat és szülészet klinika és kutatás.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Az SF1 DNS-helicázok felépítése és mechanizmusai. Előrelépések a kísérleti orvoslás és a biológia területén.
6. Bloom szindróma. Helyreállítva a Medicina.ufm.edu-tól.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). A Helikázok és Nukleinsav Transzlokázok felépítése és mechanizmusa. A biokémia éves áttekintése.