Νουκλεάσες

Νουκλεάσες είναι ένζυμα των οποίων η λειτουργία είναι η διάσπαση νουκλεϊκών οξέων όπως ριβονουκλεϊκό οξύ ή δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ. Αυτό αναφέρεται ως πλήρης ή μερική πέψη του υποστρώματος.

Τι είναι οι νουκλεάσες

Οι νουκλεάσες είναι γενικά υπεύθυνες για τη διάσπαση των νουκλεϊκών οξέων. Το νουκλεϊκό οξύ μπορεί να διασπάται τόσο από τα άκρα των μορίων νουκλεϊκών οξέων όσο και από το κέντρο του.

Υπάρχουν επίσης οι λεγόμενες νουκλεάσες περιορισμού, οι οποίες αποκόπτουν τις αλληλουχίες νουκλεϊκών οξέων μόνο από ορισμένες περιοχές. Οι νουκλεάσες ταξινομούνται σύμφωνα με διάφορα κριτήρια. Ένα κριτήριο είναι ο τύπος νουκλεϊκού οξέος (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ή ριβονουκλεϊκό οξύ). Ένα άλλο κριτήριο αφορά τη δευτερεύουσα δομή όπως διπλό κλώνο ή μονόκλωνο. Είναι επίσης σημαντικό για την επιλογή των κριτηρίων εάν η αποικοδόμηση πραγματοποιείται από τα άκρα ή από τη μέση του μορίου. Η επόμενη ερώτηση είναι πού βρίσκεται ο τόπος επίθεσης μεταξύ των τοποθεσιών 5 'και 3' της δομής του φωσφορικού σακχάρου.

Ο ρόλος της ακολουθίας-ειδικής και μη ειδικής ακολουθίας βάσης ρέει επίσης στον προσδιορισμό των κριτηρίων ταξινόμησης. Σύμφωνα με αυτά τα κριτήρια, υπάρχουν διαφορετικές κατηγορίες ταξινόμησης. Οι νουκλεάσες μπορούν να ταξινομηθούν σε εξωνουκλεάσες, ενδονουκλεάσες, δεοξυριβονουκλεάσες και ριβονουκλεάσες.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Οι λειτουργίες των νουκλεασών είναι διαφορετικές. Μια σημαντική λειτουργία είναι η διάσπαση ξένου DNA ή RNA τόσο αλληλουχίας όσο και μη ειδικής. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες είναι υπεύθυνες για αυτό το έργο.

Χωρίζουν τα νουκλεϊκά οξέα σε ορισμένα σημεία μακριά από τα άκρα του. Είτε παρόμοιες αλληλουχίες νουκλεϊκών οξέων διαχωρίζονται είτε προκύπτουν μη ειδικές αλληλουχίες. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες είναι μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος επειδή διαλύουν ξένα νουκλεϊκά οξέα. Οι μη ειδικές νουκλεάσες είναι συχνά υπεύθυνες για την πέψη των νουκλεϊκών οξέων. Ωστόσο, χωνεύουν επίσης τα νουκλεϊκά οξέα των νεκρών κυττάρων κατά τον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, απόπτωση. Η DNase, η οποία εμφανίζεται ιδιαίτερα στο πάγκρεας, στο συκώτι, στα αιμοπετάλια και στο πλάσμα του αίματος, παίζει σημαντικό ρόλο εδώ.

Το mRNA επηρεάζεται από την παρουσία RNases. Η ελεγχόμενη κατανομή του RNA ελέγχει τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης. Οι εξωνουκλεάσες διασπούν τα μεμονωμένα μόρια DNA ή RNA από τα άκρα. Η αλληλουχία νουκλεϊκών οξέων δεν έχει σημασία εδώ. Η λειτουργία αυτών των ενζύμων είναι η πλήρης διάσπαση των νουκλεϊκών οξέων στα αντίστοιχα νουκλεοτίδια. Τα νουκλεοτίδια χρησιμεύουν είτε ως δομικά στοιχεία για την ανοικοδόμηση νουκλεϊκών οξέων είτε διασπώνται πλήρως. Σε διαδικασίες γενετικής μηχανικής, οι περιοριστικές νουκλεάσες χρησιμοποιούνται ως μοριακά εργαλεία κοπής για τη στοχευμένη αφαίρεση ανεπιθύμητων αλληλουχιών νουκλεϊκών οξέων.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Η διάκριση μεταξύ DNases και RNases είναι ένα ιδιαίτερα σημαντικό κριτήριο διαφοροποίησης. Οι DNases διαλύουν το DNA. Υπάρχουν τόσο ουδέτερες όσο και όξινες DNases. Οι ουδέτερες DNases σχηματίζονται ιδιαίτερα στο πάγκρεας, στο ήπαρ, στο πλάσμα του αίματος και στα αιμοπετάλια. Εκεί ελέγχουν τη διάσπαση του DNA ως μέρος της απόπτωσης.

Η αποικοδόμηση του DNA μέσω ουδέτερης ϋΝάσης οδηγεί στο σχηματισμό νουκλεοσιδίων'-5-φωσφορικών. Προκειμένου να μην διασπάσει συγκεκριμένα το γενετικό υλικό, η ουδέτερη DNase σχηματίζει ένα σύμπλοκο με την πρωτεΐνη ακτίνη. Αυτό το σύμπλοκο θεωρείται ως μορφή αποθήκευσης της νουκλεάσης. Το Acid DNase (DNase II) υπάρχει επίσης στο πάγκρεας και στο πλάσμα του αίματος, αλλά και στα ούρα και στο μητρικό γάλα. Με τη βοήθεια της όξινης DNase το DNA χωρίζεται σε νουκλεοσίδη-3-φωσφορικά άλατα. Τα RNases παρουσιάζουν μεγαλύτερη ποικιλία. Περίπου 50 διαφορετικές RNases είναι γνωστές στον άνθρωπο, 9 εκ των οποίων σχετίζονται με σπάνιες κληρονομικές ασθένειες.

Οι RNases μπορούν με τη σειρά τους να χωριστούν σε εξορριβονουκλεάσες και ενδοριβονουκλεάσες, ανάλογα με το εάν το RNA αποικοδομείται στα άκρα ή χωρίζεται εντός του κλώνου. Μεταξύ άλλων, οι RNases έχουν σημαντική λειτουργία στη γονιδιακή ρύθμιση περιορίζοντας συγκεκριμένα τη διάρκεια ζωής του tRNA. Υποστηρίζουν επίσης την εξατομικευμένη παραγωγή νέου RNA. Επιπλέον, ως μέρος του ανοσοποιητικού συστήματος, συμμετέχουν στον αγώνα κατά της εισβολής του ιικού RNA. Οι πιο σημαντικές RNases περιλαμβάνουν RNase A, RNase H, RNase P, RNase R και RNase D. Η RNase Α χωρίζει ειδικά το RNA σύμφωνα με μια βάση αζώτου πυριμιδίνης όπως η ουρακίλη ή η κυτοσίνη. Βρίσκεται ιδιαίτερα στον ιδρώτα και διασπά τους ιούς εκεί πριν μπορέσουν να διεισδύσουν στον οργανισμό.

Γι 'αυτό αναφέρεται συχνά ως περιβαλλοντική νουκλεάση. Η RNase H δρα συγκεκριμένα στα ετεροδιπλέγματα DNA-RNA, όπου διασπά το κλάσμα RNA. Ένα ετεροδιπλό RNA και DNA είναι ένας διπλός κλώνος που αποτελείται από τους δύο διαφορετικούς τύπους νουκλεϊκών οξέων. Το RNase αφαιρεί τα μονομερή RNA που έχουν ενσωματωθεί κατά λάθος στο DNA και τα αντικαθιστά με μονομερή DNA. Το RNase P αφαιρεί τον πρόδρομο στην παραγωγή του tRNA. Το RNase R βοηθά στη διάσπαση του βακτηριακού mRNA και η RNase D είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία του tRNA.

Ασθένειες & Διαταραχές

Οι νουκλεάσες είναι ένζυμα των οποίων η έλλειψη ή δυσλειτουργία μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά σωματικά παράπονα. Όπως προαναφέρθηκε, εννέα RNases σχετίζονται με πολύ σπάνιες κληρονομικές ασθένειες.

Για παράδειγμα, εάν η RNase Η δεν είναι επαρκώς ενεργή, συμβαίνουν μεταλλάξεις, διασπάσεις κλώνων και συσσώρευση αλληλουχιών DNA στο RNA. Το λεγόμενο σύνδρομο Aicardi-Goutières αναπτύσσεται, το οποίο εκδηλώνεται στα παιδιά ως επιθέσεις πυρετού, εμέτου και νευρικότητας. Μερικά βρέφη χάνουν τις κινητικές τους δεξιότητες μετά από μερικούς μήνες. Πολλοί ασθενείς πεθαίνουν στην πρώιμη παιδική ηλικία. Η αιτία αυτών των συμπτωμάτων είναι φλεγμονώδεις αντιδράσεις που προκαλούνται από ανοσολογικές αντιδράσεις στα εμπλουτισμένα τμήματα DNA στο RNA.