HELICASA: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ - 2025

Хеликаза относится к группе ферментов белка-гидролитического типа, которые очень важны для всех живых организмов; их также называют моторными белками. Они движутся через цитоплазму клетки, преобразовывая химическую энергию в механическую работу посредством гидролиза АТФ.

Его наиболее важная функция - разрывать водородные связи между азотистыми основаниями нуклеиновых кислот, тем самым обеспечивая их репликацию. Важно подчеркнуть, что геликазы распространены практически повсеместно, поскольку они присутствуют в вирусах, бактериях и эукариотических организмах.

Ферменты, участвующие в репликации Escherichia coli. Взято и отредактировано Сезаром Бенито Хименесом через Wikimedia Commons.

Первый из этих белков или ферментов был открыт в 1976 году у бактерии Escherichia coli; Спустя два года первая геликаза была открыта в эукариотическом организме, у лилий.

В настоящее время белки геликазы были охарактеризованы во всех естественных царствах, включая вирусы, что означает, что были получены обширные знания об этих гидролитических ферментах, их функциях в организмах и их механистической роли.

характеристики

Геликазы - это биологические или природные макромолекулы, которые ускоряют химические реакции (ферменты). Они в основном характеризуются разделением химических комплексов аденозинтрифосфата (АТФ) посредством гидролиза.

Эти ферменты используют АТФ для связывания и ремоделирования комплексов дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК) и рибонуклеиновых кислот (РНК).

Есть как минимум 2 типа геликаз: ДНК и РНК.

ДНК-геликаза

ДНК-геликазы участвуют в репликации ДНК и характеризуются разделением двухцепочечной ДНК на одноцепочечные.

РНК-геликаза

Эти ферменты участвуют в метаболических процессах рибонуклеиновой кислоты (РНК), а также в размножении, воспроизводстве или рибосомном биогенезе.

РНК-хеликаза также играет ключевую роль в процессе предварительного сплайсинга информационной РНК (мРНК) и инициации синтеза белка после транскрипции ДНК в РНК в ядре клетки.

таксономия

Эти ферменты можно дифференцировать в соответствии с их гомологией аминокислотного секвенирования с АТФазным доменом основной аминокислоты или по общим мотивам секвенирования. Согласно классификации они сгруппированы в 6 надсемейств (SF 1-6):

SF1

Ферменты этого суперсемейства имеют полярность транслокации 3'-5 'или 5'-3' и не образуют кольцевых структур.

SF2

Он известен как самая широкая группа геликаз и в основном состоит из РНК-геликаз. Обычно они имеют полярность транслокации 3'-5 'за очень немногими исключениями.

Они имеют девять мотивов (от английского motifs, что переводится как «повторяющиеся элементы») высококонсервативных аминокислотных последовательностей и, как SF1, не образуют кольцевых структур.

SF3

Они являются характерными геликазами вирусов и обладают уникальной полярностью транслокации 3'-5 '. Они обладают только четырьмя высококонсервативными мотивами последовательностей и образуют кольцевые структуры или кольца.

SF4

Впервые они были описаны у бактерий и бактериофагов. Они представляют собой группу реплицирующихся или репликативных геликаз.

Они обладают уникальной полярностью транслокации 5'-3 'и имеют пять высококонсервативных мотивов последовательности. Эти геликазы характеризуются образованием колец.

SF5

Это белки типа фактора Rho. Геликазы суперсемейства SF5 характерны для прокариотических организмов и являются гексамерными АТФ-зависимыми. Считается, что они тесно связаны с SF4; кроме того, они имеют кольцевую и некольцевую форму.

SF6

Это белки, очевидно относящиеся к суперсемейству SF3; однако SF6 представляют собой домен белков АТФазы, связанных с различными клеточными активностями (белки AAA), не присутствующих в SF3.

Структура

Структурно все геликазы имеют высококонсервативные мотивы последовательности в передней части их первичной структуры. Часть молекулы имеет определенное расположение аминокислот, которое зависит от конкретной функции каждой геликазы.

Наиболее структурно изучены геликазы суперсемейства SF1. Эти белки, как известно, группируются в 2 домена, очень похожих на многофункциональные белки RecA, и эти домены образуют между собой карман для связывания АТФ.

Неконсервативные области могут иметь специфические домены, такие как тип распознавания ДНК, домен клеточной локализации и белок-белок.

Кристаллическая структура комплекса eIF4A-PDCD4. Димер EIF4A1 субъединицы Helicase, связанный с PDCD4 (голубой). Взято и отредактировано с: Ayacop Пожалуйста, напишите об этом с Wikimedia Commons.

Характеристики

ДНК-геликаза

Функции этих белков зависят от множества важных факторов, среди которых экологический стресс, происхождение клеток, генетический фон и стадии клеточного цикла.

Известно, что ДНК-геликазы SF1 выполняют определенные функции в репарации, репликации, переносе и рекомбинации ДНК.

Они разделяют нити двойной спирали ДНК и участвуют в поддержании теломер, восстановлении двухцепочечных разрывов и удалении белков, связанных с нуклеиновыми кислотами.

РНК-геликаза

Как упоминалось ранее, РНК-геликазы жизненно важны в подавляющем большинстве метаболических процессов РНК, и эти белки, как известно, также участвуют в обнаружении вирусной РНК.

Кроме того, они участвуют в противовирусном иммунном ответе, поскольку обнаруживают чужеродную или чужеродную РНК (у позвоночных).

Медицинское значение

Хеликазы помогают клеткам преодолевать эндогенный и экзогенный стресс, предотвращая хромосомную нестабильность и поддерживая клеточный баланс.

Нарушение этой системы или гомеостатического равновесия связано с генетическими мутациями, в которых задействованы гены, кодирующие белки типа геликазы; по этой причине они являются предметом биомедицинских и генетических исследований.

Ниже мы упомянем некоторые заболевания, связанные с мутациями в генах, которые кодируют ДНК как белки типа геликазы:

Синдром Вернера

Это генетическое заболевание, вызванное мутацией в гене WRN, который кодирует геликазу. Мутантная геликаза не работает должным образом и вызывает ряд заболеваний, которые вместе составляют синдром Вернера.

Основная характеристика страдающих данной патологией - преждевременное старение. Чтобы болезнь проявилась, мутантный ген должен быть унаследован от обоих родителей; заболеваемость очень низка, и лекарства от него нет.

Синдром Блума

Синдром Блума - это генетическое заболевание, возникшее в результате мутации аутосомного гена BLM, кодирующего белок геликазы. Это происходит только у людей, гомозиготных по этому признаку (рецессивных).

Главная особенность этого редкого заболевания - повышенная чувствительность к солнечному свету, вызывающая поражение кожи эритроматозной сыпью. Лекарства пока нет.

Синдром Ротмунда-Томсона

Это также известно как врожденная атрофическая пойкилодермия. Это патология очень редкого генетического происхождения: на сегодняшний день в мире описано менее 300 случаев.

Это вызвано мутацией гена RECQ4, аутосомно-рецессивного гена, расположенного на 8-й хромосоме.

Симптомы или состояния этого синдрома включают ювенильную катаракту, аномалии скелетной системы, депигментацию, расширение капилляров и атрофию кожи (пойкилодерму). В некоторых случаях может возникнуть гипертиреоз и недостаточность выработки тестостерона.

Ссылки

1. Р. М. Брош (2013). ДНК-геликазы, участвующие в репарации ДНК, и их роль в развитии рака. Обзоры природы Рак.
2. Хеликазный. Получено с сайта nature.com.
3. Хеликазный. Восстановлено с en.wikipedia.org.
4. А. Хуарес, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Синдром Ротмунда-Томпсона (врожденная атрофическая пойкилодермия) у беременной. Клиника и исследования в гинекологии и акушерстве.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Структура и механизмы ДНК-геликаз SF1. Успехи экспериментальной медицины и биологии.
6. Синдром Блума. Получено с Medicina.ufm.edu.
7. М. Синглтон, М. С. Диллингем, Д. Б. Уигли (2007). Структура и механизм геликаз и транслоказ нуклеиновых кислот. Ежегодный обзор биохимии.