Karakteristik, Struktur, Jenis dan Fungsi Nucleas

Itu Nucleas Mereka adalah enzim yang bertanggung jawab untuk mendegradasi asam nukleat. Ini dicapai oleh hidrolisis ikatan fosfodiéster yang menjaga nukleotida tetap bersama. Karena alasan ini, mereka juga dikenal dalam literatur sebagai fosfodiestera. Enzim ini ditemukan di hampir semua entitas biologis dan memainkan peran mendasar dalam replikasi, perbaikan dan proses DNA lainnya.

Secara umum, kita dapat mengklasifikasikannya tergantung pada jenis asam nukleat yang terpecah: nukleas yang substratnya adalah RNA disebut ribonuklease, dan yang dari DNA dikenal sebagai deoxyribonucleas. Ada beberapa yang tidak spesifik yang mampu merendahkan DNA dan RNA.

Tautan Phosphodiéster. Sumber: xvazquez [cc by-sa 3.0 (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/]]

Klasifikasi lain yang banyak digunakan tergantung pada aksi enzim. Jika melakukan pekerjaannya secara progresif, dimulai dengan ujung rantai asam nukleat, mereka disebut exonucleases. Sebaliknya, jika istirahat terjadi pada titik dalam rantai mereka disebut endonucleases.

Saat ini, endonuklease tertentu banyak digunakan dalam teknologi DNA rekombinan di laboratorium biologi molekuler. Ini adalah alat yang sangat berharga untuk manipulasi eksperimental asam nukleat.

[TOC]

Karakteristik

Nucleas adalah molekul biologis dari sifat protein dan dengan aktivitas enzimatik. Mereka mampu menghidrolisis hubungan yang mengikat nukleotida dalam asam nukleat.

Mereka bertindak melalui katalisis asam-basa umum. Reaksi ini dapat dibagi menjadi tiga langkah mendasar: serangan nukleofilik, pembentukan perantara yang dimuat secara negatif dan sebagai langkah terakhir pemecahan tautan.

Ada jenis enzim yang disebut polimerase, yang bertanggung jawab untuk mengkatalisasi sintesis DNA (dalam replikasi) dan RNA (dalam transkripsi). Beberapa jenis polimerase menunjukkan aktivitas nuclease. Seperti polimerase, enzim terkait lainnya juga menyajikan aktivitas ini.

Itu dapat melayani Anda: struktur homolog dan analog (dengan contoh)

Struktur

Nucleas adalah seperangkat enzim yang sangat heterogen, di mana ada sedikit hubungan antara struktur dan mekanisme aksinya. Yaitu, ada variasi drastis antara struktur enzim ini, jadi kami tidak dapat menyebutkan struktur yang umum untuk semuanya.

Teman-teman

Ada beberapa jenis nukleasas dan juga sistem yang berbeda untuk mengklasifikasikannya. Dalam artikel ini, kita akan membahas dua sistem klasifikasi utama: sesuai dengan jenis asam nukleat yang mereka terdegradasi dan sesuai dengan bentuk serangan enzim.

Jika pembaca tertarik, Anda dapat mencari klasifikasi ketiga lebih luas berdasarkan fungsi masing -masing nuclease (lihat Yang, 2011).

Perlu untuk menyebutkan bahwa ada juga dalam sistem enzimatik nukleous yang tidak spesifik untuk substratnya dan dapat menurunkan kedua jenis asam nukleat.

Menurut kekhususan substrat yang digunakan

Ada dua jenis asam nukleat yang hampir di mana -mana ke makhluk organik: asam deoksiribonukleat, atau DNA, dan asam ribonukleat, RNA. Enzim spesifik dalam degradasi DNA disebut deoxyribonucleas, dan RNA, ribonucleases.

Menurut bentuk serangan

Jika rantai asam nukleat diserang secara endolitik, yaitu di daerah internal rantai, enzim disebut endonuklease. Serangan alternatif terjadi secara bertahap melalui salah satu ujung rantai dan enzim yang melakukannya adalah eksonuklease. Tindakan masing -masing enzim diterjemahkan ke dalam konsekuensi yang berbeda.

Sebagai exonucleases terpisah langkah demi langkah, efek pada substrat tidak terlalu drastis. Sebaliknya, aksi endonucleases lebih jelas, karena mereka dapat membagi rantai pada titik yang berbeda. Yang terakhir dapat berubah sampai viskositas larutan DNA.

Dapat melayani Anda: grup filetis tunggal

Eksonuklea adalah elemen penting untuk menjelaskan sifat hubungan yang menjaga nukleotida tetap bersama.

Spesifisitas situs pemotongan endonucleases bervariasi. Ada beberapa jenis (seperti deoxyribonuclease i) enzim yang dapat dipotong menjadi situs yang tidak spesifik, menghasilkan pemotongan yang relatif acak sehubungan dengan urutan.

Sebaliknya, kami memiliki endonuklease yang sangat spesifik yang hanya memotong urutan tertentu. Nanti kami akan menjelaskan bagaimana ahli biologi molekuler memanfaatkan properti ini.

Ada beberapa nukleas yang dapat bertindak baik dari endo dan eksonukleas. Contohnya adalah nuclease mikrokonik yang disebut SO.

Fungsi

Nucleasas mengkatalisasi serangkaian reaksi yang sangat diperlukan untuk hidup. Aktivitas nuclease adalah elemen penting dari replikasi DNA, karena mereka membantu penghapusan primer atau Pertama dan berpartisipasi dalam koreksi kesalahan.

Dengan cara ini, dua proses yang relevan dengan rekombinasi dan perbaikan DNA dimediasi oleh nucleas.

Ini juga berkontribusi untuk menghasilkan perubahan struktural dalam DNA, seperti topoisomerisasi dan situs spesifik rekombinasi. Agar semua proses ini berlangsung, istirahat sementara dari tautan phosphodiéster diperlukan, dibuat oleh nucleasas.

Dalam RNA, nucleas juga berpartisipasi dalam proses mendasar. Misalnya, dalam pematangan messenger dan dalam pemrosesan RNA interferensi. Dengan cara yang sama, mereka terlibat dalam proses kematian sel terprogram atau apoptosis.

Dalam organisme uniseluler, nucleas mewakili sistem pertahanan yang memungkinkan mereka untuk mencerna DNA eksternal yang memasuki sel.

Aplikasi: Enzim Pembatasan

Ahli biologi molekuler memanfaatkan spesifisitas nukleas tertentu yang disebut pembatasan spesifik nucleas. Ahli biologi telah memperhatikan bahwa bakteri mampu mencerna DNA asing yang diperkenalkan oleh teknik laboratorium.

Itu dapat melayani Anda: flora dan fauna Antartika: spesies representatif

Saat menyelidiki lebih banyak dalam fenomena ini, para ilmuwan menemukan pembatasan nucleas: enzim yang memotong DNA dalam urutan nukleotida tertentu. Mereka adalah semacam "gunting molekuler" dan kami menemukan mereka diproduksi untuk dijual.

DNA bakteri adalah "kebal" terhadap mekanisme ini, karena dilindungi oleh modifikasi kimia dalam urutan yang mempromosikan degradasi. Setiap spesies dan bakteri strain memiliki nukleas spesifik.

Molekul -molekul ini sangat berguna, karena mereka memastikan bahwa pemotongan akan selalu dilakukan di situs yang sama (panjangnya dari 4 hingga 8 nukleotida). Mereka berlaku dalam teknologi DNA rekombinan.

Atau, dalam beberapa prosedur rutin (seperti PCR) keberadaan nucleasas secara negatif mempengaruhi proses, karena mereka mencerna materi yang perlu dianalisis. Untuk alasan ini, dalam beberapa kasus perlu menerapkan inhibitor enzim ini.

Referensi

1. Brown, t. (2011). Pengantar Genetika: Pendekatan Molekuler. Ilmu Garland.
2. Davidson, J., & Adams, R. L. P. (1980). Biokimia Asam Nukleat Davidson. Saya terbalik.
3. Nishino, t., & Morikawa, K. (2002). Struktur dan fungsi nuklease dalam perbaikan DNA: bentuk, cengkeraman, dan bilah gunting DNA. Onkogen, dua puluh satu(58), 9022.
4. Stoddard, b. L. (2005). Struktur dan fungsi endonuklease homing. Ulasan Triwulan Biofisika, 38(1), 49-95.
5. Yang, w. (2011). Nucleases: Keragaman struktur, fungsi, dan mekanisme. Ulasan Triwulan Biofisika, 44(1), 1-93.