nucleaze Sunt enzime care sunt responsabile de degradarea acizilor nucleici. Acestea fac acest lucru prin hidroliza legăturilor fosfodiesterice care țin nucleotidele împreună. Din acest motiv, ele sunt cunoscute și în literatură sub numele de fosfodiesteraze. Aceste enzime se găsesc în aproape toate entitățile biologice și joacă roluri fundamentale în replicarea, repararea și alte procese ale ADN-ului..
Într-un mod general, le putem clasifica în funcție de tipul de acizi nucleici pe care îi scindează: nucleazele al căror substrat este ARN se numesc ribonucleaze, iar cele ale ADN sunt cunoscute sub numele de dezoxiribonucleaze. Există unele nespecifice capabile să degradeze atât ADN cât și ARN.
O altă clasificare larg utilizată depinde de acțiunea enzimei. Dacă își face treaba progresiv, începând de la capetele lanțului de acid nucleic, acestea se numesc exonucleaze. În schimb, dacă ruptura are loc într-un punct interior al lanțului, acestea se numesc endonucleaze..
În prezent, anumite endonucleaze sunt utilizate pe scară largă în tehnologia ADN-ului recombinant în laboratoarele de biologie moleculară. Acestea sunt instrumente de neprețuit pentru manipularea experimentală a acizilor nucleici..
Indice articol
Nucleazele sunt molecule biologice cu caracter proteic și cu activitate enzimatică. Sunt capabili să hidrolizeze legăturile care se unesc nucleotidelor în acizi nucleici.
Aceștia acționează printr-o cataliză generală acido-bazică. Această reacție poate fi împărțită în trei etape fundamentale: atacul nucleofil, formarea unui intermediar încărcat negativ și, ca etapă finală, ruperea legăturii..
Există un tip de enzimă numită polimeraze, responsabilă pentru catalizarea sintezei atât a ADN-ului (în replicare), cât și a ARN-ului (în transcripție). Unele tipuri de polimeraze prezintă activitate de nuclează. La fel ca polimerazele, și alte enzime înrudite prezintă această activitate..
Nucleazele sunt un set extrem de eterogen de enzime, în care există o relație mică între structura lor și mecanismul de acțiune. Adică, există o variație drastică între structura acestor enzime, deci nu putem menționa nicio structură comună tuturor..
Există mai multe tipuri de nucleaze și, de asemenea, sisteme diferite pentru a le clasifica. În acest articol, vom discuta despre două sisteme principale de clasificare: în funcție de tipul de acid nucleic pe care îl degradează și în funcție de modul în care enzima este atacată..
Dacă cititorul este interesat, poate căuta o a treia clasificare mai extinsă pe baza funcției fiecărei nucleaze (vezi Yang, 2011)..
Este necesar să menționăm că nucleazele există și în aceste sisteme enzimatice care nu sunt specifice substratului lor și pot degrada ambele tipuri de acizi nucleici..
Există două tipuri de acizi nucleici care sunt practic omniprezente ființelor organice: acidul dezoxiribonucleic sau ADN și acidul ribonucleic, ARN. Enzimele specifice care degradează ADN-ul se numesc dezoxiribonucleaze, iar ARN, ribonucleaze.
Dacă lanțul acidului nucleic este atacat endolitic, adică în regiunile interne ale lanțului, enzima se numește endonuclează. Atacul alternativ are loc treptat la un capăt al lanțului și enzimele care îl efectuează sunt exonucleaze. Acțiunea fiecărei enzime are ca rezultat consecințe diferite.
Deoarece exonucleaze separă nucleotidele pas cu pas, efectele asupra substratului nu sunt foarte drastice. Dimpotrivă, acțiunea endonucleazelor este mai pronunțată, deoarece acestea pot scinda lanțul în diferite puncte. Acesta din urmă poate modifica chiar și vâscozitatea soluției de ADN.
Exonucleazele au fost elemente cruciale în elucidarea naturii legăturii care a ținut împreună nucleotidele.
Specificitatea situsului de scindare endonuclează variază. Există unele tipuri (cum ar fi enzima deoxiribonuclează I) care pot tăia la site-uri nespecifice, generând tăieturi relativ aleatorii în raport cu secvența.
În contrast, avem endonucleaze foarte specifice, care se taie doar la anumite secvențe. Mai târziu vom explica modul în care biologii moleculari profită de această proprietate.
Există unele nucleaze care pot acționa atât ca endo, cât și ca exonucleaze. Un exemplu în acest sens este așa-numita nuclează microconică.
Nucleazele catalizează o serie de reacții esențiale pentru viață. Activitatea de nucleoză este un element esențial al replicării ADN, deoarece acestea ajută la îndepărtarea primerului sau primul și să participe la corectarea erorilor.
În acest fel, două procese importante, cum ar fi recombinarea și repararea ADN-ului, sunt mediate de nucleaze..
De asemenea, contribuie la generarea de modificări structurale în ADN, cum ar fi topoizomerizarea și recombinarea specifică site-ului. Pentru ca toate aceste procese să aibă loc, este necesară o defalcare temporară a legăturii fosfodiester, efectuată prin nucleaze.
În ARN, nucleazele participă, de asemenea, la procesele fundamentale. De exemplu, în maturizarea mesagerului și în procesarea ARN-urilor interferente. În același mod, sunt implicați în procesele de moarte celulară programată sau apoptoză..
În organismele unicelulare, nucleazele reprezintă un sistem de apărare care le permite să digere ADN-ul străin care intră în celulă.
Biologii moleculari profită de specificitatea anumitor nucleaze numite nucleaze de restricție specifică. Biologii observaseră că bacteriile erau capabile să digere ADN-ul străin care a fost introdus prin tehnici în laborator.
Cercetând mai adânc în acest fenomen, oamenii de știință au descoperit restricțiile nucleaze - enzime care taie ADN-ul la anumite secvențe de nucleotide. Sunt un fel de „foarfece moleculare” și le găsim produse pentru vânzare.
ADN-ul bacteriilor este „imun” la acest mecanism, deoarece este protejat de modificări chimice în secvențele care promovează degradarea. Fiecare specie și tulpină de bacterii are nucleaze specifice sale.
Aceste molecule sunt foarte utile, deoarece asigură tăierea întotdeauna în același loc (4 până la 8 nucleotide în lungime). Acestea sunt aplicate în tehnologia ADN-ului recombinant.
Alternativ, în unele proceduri de rutină (cum ar fi PCR) prezența nucleazei afectează negativ procesul, deoarece acestea digeră materialul care trebuie analizat. Din acest motiv, în unele cazuri este necesar să se aplice inhibitori ai acestor enzime..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.