ХЕЛИЦАСА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРЕ И ФУНКЦИЈЕ - АНАТОМИЈА И ФИЗИОЛОГИЈА - 2025

Хеликаза односи на групу ензима типа протеин хидролитичка који су веома важни за свих живих организама; они се такође називају моторним протеинима. Они се крећу кроз ћелијску цитоплазму, претварајући хемијску енергију у механички рад путем хидролизе АТП-а.

Његова најважнија функција је да разбије водикове везе између азотних база нуклеинских киселина, омогућавајући њихову репликацију. Важно је нагласити да су хелицазе практично свеприсутне, пошто су присутне у вирусима, бактеријама и еукариотским организмима.

Ензими који су укључени у репликацију Есцхерицхиа цоли. Преузето и уређено од Цесар Бенито Јименез, преко Викимедиа Цоммонс.

Први од ових протеина или ензима откривен је 1976. године у бактерији Есцхерицхиа цоли; две године касније, прва хеликаза откривена је у еукариотском организму, у биљкама љиљана.

Тренутно су протеини хеликазе окарактерисани у свим природним краљевствима, укључујући вирусе, што имплицира да је стечено велико знање о овим хидролизним ензимима, њиховим функцијама у организмима и њиховој механичкој улози.

карактеристике

Хеликазе су биолошке или природне макромолекуле које убрзавају хемијске реакције (ензими). Они се углавном карактеришу раздвајањем хемијских комплекса аденозин трифосфата (АТП) хидролизом.

Ови ензими користе АТП за везање и преправљање комплекса деоксирибонуклеинских киселина (ДНК) и рибонуклеинске киселине (РНА).

Постоје најмање 2 врсте хеликазе: ДНК и РНА.

ДНК хеликаза

ДНА хеликазе делују у репликацији ДНК и карактеришу их одвајањем дволанчане ДНК у једноструке.

РНА хелицаза

Ови ензими делују у метаболичким процесима рибонуклеинске киселине (РНА) и у умножавању, размножавању или рибосомалној биогенези.

РНА хелицаза је такође кључна у процесу предпликовања мессенгер РНА (мРНА) и покретању синтезе протеина, након транскрипције ДНК у РНА у ћелијском језгру.

Таксономија

Ови ензими могу се разликовати према хомологији секвенцирања аминокиселина до АТПасе домена језгрене аминокиселине или дељеним мотивима секвенцирања. Према класификацији, оне су груписане у 6 супер-породица (СФ 1-6):

СФ1

Ензими ове супер-породице су 3 '-5' или 5'-3 'полокације транслокације и не формирају прстенасте структуре.

СФ2

Познат је као најшира група хеликаза и углавном се састоји од РНА хеликаза. Имају поларитет транслокације, углавном 3'-5 ', са врло мало изузетака.

Имају девет мотива (од енглеског мотива, што у преводу значи "понављајући елементи") високо очуваних низова аминокиселина и, попут СФ1, не формирају прстенасте структуре.

СФ3

Они су карактеристична хеликаза вируса и имају јединствен поларитет транслокације од 3'-5 '. Посједују само четири врло очувана мотива секвенци и формирају прстенасту структуру или прстенове.

СФ4

Прво су описане у бактеријама и бактериофазима. Они су група умножавања или репликације.

Имају јединствен поларитет транслокације од 5'-3 'и имају пет високо очуваних мотива секвенци. За ове хеликазе је карактеристично да формирају прстенове.

СФ5

Они су протеини типа Рхо фактора. Хеликазе суперфамилије СФ5 карактеристичне су за прокариотске организме и хексамерне су зависне од АТП-а. Сматра се да су они уско повезани са СФ4; поред тога, имају прстенаст и не прстенаст облик.

СФ6

Они су протеини наизглед повезани са супер-породицом СФ3; међутим, СФ6 представљају домен АТПаза протеина повезаних са различитим ћелијским активностима (ААА протеини) који нису присутни у СФ3.

Структура

Структурно, све хеликазе имају високо очуване мотиве секвенце у предњем делу своје примарне структуре. Део молекула има одређени распоред аминокиселина који зависи од специфичне функције сваке хеликазе.

Најструктурније проучаване хеликезе су оне из породичне породице СФ1. Познато је да се ови протеини групирају у 2 домена врло слична мултифункционалним РецА протеинима, а ти домени формирају АТП-везујући џеп између њих.

Незаштићени региони могу имати специфичне домене као што су тип препознавања ДНК, домен ћелијске локализације и протеин-протеин.

Кристална структура комплекса еИФ4А-ПДЦД4. ЕИФ4А1 димер подјединице Хелицасе, везан на ПДЦД4 (цијан). Преузето и уређено од: АиацопПлеасе флаттр тхис, из Викимедиа Цоммонс.

Карактеристике

ДНК хеликаза

Функције ових протеина зависе од важног броја фактора, укључујући стрес у окружењу, ћелијску лозу, генетску позадину и стадијуме ћелијског циклуса.

Познато је да СФ1 ДНА хеликазе служе одређеним улогама у поправку, репликацији, преносу и рекомбинацији ДНК.

Они раздвајају ланце двоструке спирале ДНК и учествују у одржавању теломера, обнављању двоструког разбијања и уклањању протеина повезаних нуклеинских киселина.

РНА хелицаза

Као што је раније поменуто, РНА хеликазе су виталне у огромној већини метаболичких процеса РНК, а познато је да и ови протеини учествују у откривању вирусне РНА.

Поред тога, делују у антивирусном имунолошком одговору, јер детектују страну или страну РНК (код кичмењака).

Медицински значај

Хеликазе помажу ћелијама да превазиђу ендогени и егзогени стрес, спречавајући хромозомску нестабилност и одржавајући ћелијску равнотежу.

Неуспјех овог система или хомеостатске равнотеже повезан је са генетским мутацијама које укључују гене који кодирају протеине типа хеликазе; из тог разлога су предмет биомедицинских и генетских студија.

У наставку ћемо поменути неке од болести повезаних са мутацијама у генима који кодирају ДНК као протеине типа хеликазе:

Вернер синдром

То је генетска болест узрокована мутацијом гена званог ВРН, који кодира хеликазу. Мутантна хеликаза не функционише правилно и узрокује низ болести које заједно чине Вернеров синдром.

Главна карактеристика оних који пате од ове патологије је њихово прерано старење. Да би се болест очитовала, мутирани ген мора бити наслеђен од оба родитеља; његова учесталост је врло мала и не постоји лек за његово лечење.

Блоом синдром

Блоом синдром је генетска болест која је резултат мутације аутосомног гена званог БЛМ који кодира протеин хеликазе. Јавља се само код појединаца хомозиготних за тај лик (рецесивних).

Главна карактеристика ове ретке болести је преосјетљивост на сунчеву свјетлост, која узрокује кожне лезије еритроматозног осипа. Још нема лека.

Ротхмунд-Тхомсон синдром

Позната је и као урођена атрофична поикилодерма. То је патологија веома ретког генетског порекла: до данас је у свету описано мање од 300 случајева.

То је узроковано мутацијом у РЕЦК4 гену, аутосомно рецесивном гену који се налази на хромозому 8.

Симптоми или стања овог синдрома обухватају малолетну катаракту, абнормалности у коштаном систему, депигментацију, дилатације капилара и атрофију коже (поикилодерма). У неким случајевима могу се јавити хипертиреоза и недостатак производње тестостерона.

Референце

1. РМ Бросх (2013). ДНК хеликазе укључене у поправку ДНК и њихове улоге у раку. Натуре Ревиевс Цанцер.
2. Хелицасе. Опоравак од Натуре.цом.
3. Хелицасе. Опоравак са ен.википедиа.орг.
4. А. Јуарез, ЛП Ислас, АМ Ривера, СЕ Теллез, МА Дуран (2011). Ротхмунд-Тхомпсон синдром (конгенитална атрофична поикилодерма) код трудница. Клиника и истраживање у гинекологији и акушерству.
5. КД Ранеи, АК Бирд, С. Аараттутходииил (2013). Структура и механизми СФ1 хеликазе ДНА. Напредак експерименталне медицине и биологије.
6. Блоом синдром. Опоравак од Медицина.уфм.еду.
7. М. Синглетон, МС Диллингхам, ДБ Виглеи (2007). Структура и механизам транслокација хеликаза и нуклеинских киселина. Годишњи преглед биохемије.