HELICASA: EGENSKAPER, STRUKTURER OCH FUNKTIONER - ANATOMI OCH FYSIOLOGI - 2025

Den helikas hänvisar till en grupp av enzymer av protein hydrolytisk typ som är mycket viktigt för alla levande organismer, de kallas också motorproteiner. Dessa rör sig genom cellcytoplasma och omvandlar kemisk energi till mekaniskt arbete genom ATP-hydrolys.

Dess viktigaste funktion är att bryta vätebindningarna mellan kvävehaltiga baser i nukleinsyror och därigenom tillåta deras replikering. Det är viktigt att betona att helikaser praktiskt taget är allestädes närvarande, eftersom de finns i virus, bakterier och eukaryota organismer.

Enzymer involverade i replikationen av Escherichia coli. Taget och redigerat från César Benito Jiménez, via Wikimedia Commons.

Det första av dessa proteiner eller enzymer upptäcktes 1976 i bakterien Escherichia coli; två år senare upptäcktes det första helikaset i en eukaryotisk organisme, i liljeplanter.

För närvarande har helikaproteiner karakteriserats i alla naturrikedomar inklusive virus, vilket innebär att en omfattande kunskap har genererats om dessa hydrolytiska enzymer, deras funktioner i organismer och deras mekanistiska roll.

egenskaper

Hellikaser är biologiska eller naturliga makromolekyler som påskyndar kemiska reaktioner (enzymer). De kännetecknas huvudsakligen genom att separera kemiska komplex av adenosintrifosfat (ATP) genom hydrolys.

Dessa enzymer använder ATP för att binda och ombygga komplex av deoxiribonukleinsyror (DNA) och ribonukleinsyror (RNA).

Det finns minst två typer av helikaser: DNA och RNA.

DNA-helikas

DNA-helikaser verkar i DNA-replikation och kännetecknas av att separera dubbelsträngat DNA i enstaka strängar.

RNA-helikas

Dessa enzymer verkar i de metaboliska processerna för ribonukleinsyra (RNA) och vid multiplikation, reproduktion eller ribosomal biogenes.

RNA-helikas är också nyckeln i för-splitsningsprocessen för messenger-RNA (mRNA) och initieringen av proteinsyntes, efter transkription av DNA till RNA i cellkärnan.

taxonomi

Dessa enzymer kan differentieras enligt deras aminosyrasekvenseringshomologi till kärnan av aminosyrans ATPas-domän eller med delade sekvenseringsmotiv. Enligt klassificeringen grupperas dessa i 6 superfamiljer (SF 1-6):

SF1

Enzymerna i denna superfamilj har en 3'-5 'eller 5'-3' translokationspolaritet och bildar inte ringstrukturer.

SF2

Det är känt som den bredaste gruppen av helikaser och består huvudsakligen av RNA-helikaser. De har en translokationspolaritet i allmänhet 3′-5 ′ med mycket få undantag.

De har nio motiv (från de engelska motiven, som översätter till "återkommande element") av mycket bevarade aminosyrasekvenser och bildar inte, liksom SF1, ringstrukturer.

SF3

De är karakteristiska helikaser av virus och har en unik translokationspolaritet på 3′-5 ′. De har endast fyra mycket bevarade sekvensmotiv och bildar ringstrukturer eller ringar.

SF4

De beskrivs först i bakterier och bakteriofager. De är en grupp av replikerande eller replikerande helikaser.

De har en unik translokationspolaritet på 5′-3 ′ och har fem mycket bevarade sekvensmotiv. Dessa helikaser kännetecknas av formande ringar.

SF5

De är proteiner av typen Rho-faktor. SF5-superfamiljens helikaser är karakteristiska för prokaryota organismer och är hexameriska ATP-beroende. De tros vara nära besläktade med SF4; dessutom har de ringformiga och icke-ringformade former.

SF6

De är proteiner som tydligen är relaterade till SF3-superfamiljen; emellertid presenterar SF6s en domän av ATPas-proteiner associerade med olika cellulära aktiviteter (AAA-proteiner) som inte finns i SF3.

Strukturera

Strukturellt sett har alla helikaser mycket bevarade sekvensmotiv i den främre delen av sin primära struktur. En del av molekylen har en speciell aminosyraanordning som beror på den specifika funktionen för varje helikas.

De mest strukturellt studerade helikaserna är SF1-superfamiljen. Det är känt att dessa proteiner kluster in i två domäner som mycket liknar de multifunktionella RecA-proteinerna, och dessa domäner bildar en ATP-bindningsficka mellan dem.

Icke-konserverade regioner kan ha specifika domäner såsom DNA-igenkänningstyp, celllokaliseringsdomän och proteinprotein.

Kristallstruktur av eIF4A-PDCD4-komplexet. EIF4A1-dimer från Helicase-subenheten, bunden till PDCD4 (cyan). Taget och redigerat från: AyacopPlease flattr detta, från Wikimedia Commons.

Funktioner

DNA-helikas

Dessa proteins funktioner är beroende av en viktig mängd faktorer, bland vilka är miljöbelastning, cellstamning, genetisk bakgrund och stadier i cellcykeln.

SF1-DNA-helikaser är kända för att tjäna specifika roller vid DNA-reparation, replikering, överföring och rekombination.

De separerar delar av en dubbel helix av DNA och deltar i telomerunderhåll, reparation av dubbelt strängbrott och avlägsnande av nukleinsyraassocierade proteiner.

RNA-helikas

Som tidigare nämnts är RNA-helikaser viktiga i den stora majoriteten av RNA-metabola processer, och dessa proteiner är också kända för att delta i detekteringen av viralt RNA.

Dessutom verkar de i det antivirala immunsvaret, eftersom de upptäcker främmande eller främmande RNA (i ryggradsdjur).

Medicinsk betydelse

Hellicaser hjälper celler att övervinna endogen och exogen stress, undviker kromosomal instabilitet och upprätthåller cellbalansen.

Felet i detta system eller homeostatisk jämvikt är relaterad till genetiska mutationer som involverar gener som kodar för proteiner av helikastypen; av denna anledning är de föremål för biomedicinska och genetiska studier.

Nedan kommer vi att nämna några av de sjukdomar som är relaterade till mutationer i gener som kodar DNA som helikas-proteiner:

Werner syndrom

Det är en genetisk sjukdom orsakad av en mutation i en gen som kallas WRN, som kodar för ett helikas. Det mutanta helikaset fungerar inte korrekt och orsakar ett antal sjukdomar som tillsammans utgör Werner-syndrom.

Huvudkarakteristiken för dem som lider av denna patologi är deras för tidiga åldrande. För att sjukdomen ska manifestera sig måste den mutanta genen ärvas från båda föräldrarna. dess förekomst är mycket låg och det finns ingen behandling för dess botemedel.

Bloom syndrom

Bloom-syndrom är en genetisk sjukdom som är resultatet av mutationen av en autosomal gen som kallas BLM som kodar för ett helikasprotein. Det förekommer endast för individer som är homozygot för den karaktären (recessiv).

Huvudfunktionen i denna sällsynta sjukdom är överkänslighet mot solljus, vilket orsakar hudskador på erytromatösa utslag. Det finns inget botemedel än.

Rothmund-Thomson syndrom

Det är också känt som medfødt atrofisk poikiloderma. Det är en patologi med mycket sällsynt genetiskt ursprung: hittills finns det mindre än 300 fall som beskrivs i världen.

Det orsakas av en mutation i RECQ4-genen, en autosomal recessiv gen som finns på kromosom 8.

Symtom eller tillstånd på detta syndrom inkluderar juvenila grå starr, avvikelser i skelettet, depigmentering, kapillär dilatation och atrofi i huden (poikiloderma). I vissa fall kan hypertyreos och brist i testosteronproduktion uppstå.

referenser

1. RM Brosh (2013). DNA-helikaser involverade i DNA-reparation och deras roller i cancer. Naturrecensioner Cancer.
2. Helikas. Återställs från nature.com.
3. Helikas. Återställs från en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Rothmund-Thompson syndrom (medfödd atrofisk poikiloderma) hos en gravid kvinna. Klinik och forskning inom gynekologi och obstetrik.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktur och mekanismer för SF1 DNA-helikaser. Framsteg inom experimentell medicin och biologi.
6. Bloom syndrom. Återställdes från Medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). Struktur och mekanism för helikaser och nukleinsyra-translokaser. Årlig granskning av biokemi.