НУЦЛЕАСЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ВРСТЕ И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У нуклеазе су ензими који су одговорни за понижавајућим нуклеинске киселине. То раде хидролизом фосфодиестерских веза које држе нуклеотиде заједно. Из тог разлога су у литератури познати и као фосфодиестеразе. Ови ензими се налазе у скоро свим биолошким ентитетима и играју фундаменталну улогу у репликацији, поправљању и другим процесима ДНК.

Уопштено, можемо их класификовати у зависности од врсте нуклеинских киселина које се цепају: нуклеазе чији је супстрат РНА називају се рибонуклеазама, а оне ДНК познате су као деоксирибонуклеазе. Постоје неки неспецифични који могу разградити и ДНК и РНК.

Фосфодиестерска веза. Извор: Ксвазкуез

Друга широко коришћена класификација зависи од дејства ензима. Ако свој посао обавља прогресивно, почевши од крајева ланца нуклеинске киселине, називају се егзокулезијом. Супротно томе, ако се прекид догоди у унутрашњој тачки ланца, они се називају ендонуклеазама.

Тренутно се неке ендонуклезе широко користе у рекомбинантној ДНК технологији у лабораторијама молекуларне биологије. Ово су непроцењиви алати за експерименталну манипулацију нуклеинским киселинама.

карактеристике

Нуклеазе су биолошки молекули протеинске природе и са ензиматском активношћу. Они су способни да хидролизирају везе које се придружују нуклеотидима у нуклеинским киселинама.

Они делују кроз општу киселинско-базну катализу. Ова се реакција може поделити у три основна корака: нуклеофилни напад, формирање негативно наелектрисаног интермедијера и, као последњи корак, распад везе.

Постоји врста ензима званих полимеразе, који су одговорни за катализацију синтезе и ДНК (у репликацији) и РНА (у транскрипцији). Неке врсте полимераза показују активност нуклеуса. Као и полимеразе, и други сродни ензими такође показују ову активност.

Структура

Нуклеазе су изузетно хетерогени скуп ензима, где је мала веза између њихове структуре и механизма деловања. Другим речима, драстична је варијација између структуре ових ензима, тако да не можемо да поменемо ниједну структуру заједничку свима њима.

Врсте

Постоји више врста нуклеуса и такође различити системи за њихово класификовање. У овом чланку ћемо расправљати о два главна система класификације: према врсти нуклеинске киселине коју разграђују и према начину напада ензима.

Ако је читалац заинтересован, може потражити трећу опсежнију класификацију на основу функције сваке нуклеазе (видети Ианг, 2011).

Неопходно је напоменути да нуклеотизе постоје и у овим ензиматским системима који нису специфични за њихов супстрат и могу разградити обе врсте нуклеинских киселина.

Према специфичности коришћене подлоге

Постоје две врсте нуклеинских киселина које су практично свеприсутне органским бићима: деоксирибонуклеинска киселина или ДНК и рибонуклеинска киселина, РНА. Специфични ензими који разграђују ДНК називају се деоксирибонуклеазе, а РНА - рибонуклеазе.

Према облику напада

Ако се ланац нуклеинске киселине нападне ендотелно, то јест у унутрашњим пределима ланца, ензим се назива ендонуклеаза. Алтернативни напад се дешава постепено на једном крају ланца и ензими који га спроводе су егзонуклеасије. Деловање сваког ензима има различите последице.

Пошто ексонуклеаза раздваја нуклеотиде корак по корак, ефекти на супстрат нису баш драстични. Супротно томе, деловање ендонуклеаза је израженије, јер могу да развежу ланац у различитим тачкама. Последње може променити чак и вискозност раствор ДНК.

Егзокулезе су биле пресудни елементи у расветљавању природе везе која држи нуклеотиде заједно.

Специфичност места цепања ендонуклеазе варира. Постоје неке врсте (као што је ензим деоксирибонуклеаза И) које могу да сече на неспецифичним местима, стварајући релативно случајне резове у односу на редослед.

Супротно томе, имамо врло специфичне ендонуклезе које се секу само у одређеним секвенцама. Касније ћемо објаснити како молекуларни биолози користе то својство.

Постоје неке нукеле које могу дјеловати и ендо и ексонуклеазе. Пример за то је такозвана микроконична нуклеаза.

Карактеристике

Нуклеазе катализују низ реакција које су неопходне за живот. Нуклеарна активност је битан елемент репликације ДНК, јер помажу у уклањању прајмера или прајмера и учествују у исправљању грешака.

На овај начин, два процеса релевантна као што су рекомбинација и поправљање ДНК, посредују нуклеарима.

Такође доприноси генерисању структурних промена у ДНК, као што су топоизомеризација и рекомбинација специфична за место. Да би се сви ови процеси одвијали, потребан је привремени прекид фосфодиестерске везе који је извршен нуклеазама.

У РНА, нукулије такође учествују у фундаменталним процесима. На пример, у сазревању гласника и у обради интерферирајућих РНА. На исти начин су укључени у процесе програмиране ћелијске смрти или апоптозе.

У једноћелијским организмима нуклеазе представљају одбрамбени систем који им омогућава да пробављају страну ДНК која улази у ћелију.

Примене: рестрикциони ензими

Молекуларни биолози користе предност специфичности одређених нуклеаза које се називају специфичне рестрикцијске нуклеозе. Биолози су приметили да бактерије могу пробавити страну ДНК која се уноси техникама у лабораторију.

Укопавајући се дубље у овај феномен, научници су открили рестрикцијске нуклеансе - ензиме који режу ДНК у одређеним нуклеотидним низовима. Они су својеврсне "молекуларне маказе" и налазимо их произведене у продаји.

ДНК бактерија је "имун" на овај механизам, јер је заштићен хемијским модификацијама у низовима који промовишу разградњу. Свака врста и сој бактерија има своје специфичне недостатке.

Ови молекули су веома корисни, јер осигуравају да ће рез увек бити направљен на истом месту (дужине 4 до 8 нуклеотида). Примењују се у рекомбинантној ДНК технологији.

Алтернативно, у неким рутинским поступцима (као што је ПЦР) присуство нуклеаза негативно утиче на процес, јер они пробављају материјал који треба анализирати. Из тог разлога, у неким је случајевима потребно примијенити инхибиторе ових ензима.

Референце

1. Бровн, Т. (2011). Увод у генетику: Молекуларни приступ. Гарланд Сциенце.
2. Давидсон, Ј. и Адамс, РЛП (1980). Биохемија Давидсонових нуклеинских киселина. Преокренуо сам се.
3. Нисхино, Т., и Морикава, К. (2002). Структура и функција нуклеуса у поправку ДНК: облик, држање и сечиво ДНК маказа. Онкогене, 21 (58), 9022.
4. Стоддард, БЛ (2005). Структура и функција домаћих ендонуклеаза. Квартални прегледи о Биопхисицс, 38 (1), 49-95.
5. Ианг, В. (2011). Нуцлеасес: разноликост структуре, функције и механизма. Квартални прегледи о Биопхисицс, 44 (1), 1-93.