Nucleases

Nucleases là các enzym có chức năng phân hủy các axit nucleic như axit ribonucleic hoặc axit deoxyribonucleic. Đây được gọi là sự phân hủy hoàn toàn hoặc một phần chất nền.

Nucleases là gì

Các nucleaza thường gây ra sự phân hủy các axit nucleic. Axit nucleic có thể bị phân hủy cả từ đầu của phân tử axit nucleic và từ trung tâm của nó.

Ngoài ra còn có cái gọi là nucleaza giới hạn, loại bỏ trình tự axit nucleic chỉ từ một số vùng nhất định. Các nucleaza được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. Một tiêu chí là loại axit nucleic (axit deoxyribonucleic hoặc axit ribonucleic). Một tiêu chí khác liên quan đến cấu trúc thứ cấp như sợi đôi hoặc sợi đơn. Điều quan trọng đối với việc lựa chọn các tiêu chí cho dù sự phân hủy diễn ra từ cuối hay từ giữa phân tử. Câu hỏi tiếp theo là vị trí tấn công nằm giữa vị trí 5 'và 3' của cấu trúc đường-photphat.

Vai trò của trình tự cơ sở cụ thể và không cụ thể cũng ảnh hưởng đến việc xác định tiêu chí phân loại. Theo các tiêu chí này, có nhiều loại phân loại khác nhau. Các nuclease có thể được phân loại thành exonucleases, endonucleases, deoxyribonucleases và ribonucleases.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Chức năng của các nucleaza rất đa dạng. Một chức năng quan trọng là phân cắt DNA hoặc RNA ngoại lai cả về trình tự cụ thể và không đặc hiệu. Các endonucleases hạn chế chịu trách nhiệm cho nhiệm vụ này.

Chúng tách các axit nucleic tại một số điểm nhất định từ đầu của nó. Các trình tự axit nucleic tương tự bị tách ra hoặc phát sinh các trình tự không đặc hiệu. Các endonuclease hạn chế là một phần của hệ thống miễn dịch vì chúng phá vỡ các axit nucleic lạ. Các nucleaza không đặc hiệu thường chịu trách nhiệm tiêu hóa axit nucleic. Tuy nhiên, chúng cũng tiêu hóa axit nucleic của các tế bào chết trong quá trình chết theo chương trình của tế bào. DNase, đặc biệt xuất hiện trong tuyến tụy, gan, tiểu cầu và huyết tương, đóng một vai trò quan trọng ở đây.

MRNA bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của RNases. Sự phân hủy có kiểm soát của RNA kiểm soát việc điều hòa biểu hiện gen. Các exonucleases phá vỡ các phân tử DNA hoặc RNA riêng lẻ từ các đầu tận cùng. Trình tự axit nucleic là không liên quan ở đây. Chức năng của các enzym này là phân giải hoàn toàn các axit nucleic thành các nucleotide tương ứng. Các nucleotide hoặc đóng vai trò như các khối xây dựng để xây dựng lại các axit nucleic hoặc chúng bị phá vỡ hoàn toàn. Trong các quy trình kỹ thuật di truyền, các nucleaza hạn chế được sử dụng làm công cụ cắt phân tử để loại bỏ mục tiêu các trình tự axit nucleic không mong muốn.

Giáo dục, sự xuất hiện, thuộc tính và giá trị tối ưu

Sự phân biệt giữa DNases và RNases là một tiêu chí phân biệt đặc biệt quan trọng. DNase phá vỡ DNA. Có cả DNase trung tính và axit. Các DNase trung tính đặc biệt được hình thành trong tuyến tụy, gan, huyết tương và tiểu cầu. Ở đó, chúng kiểm soát sự phân hủy DNA như một phần của quá trình apoptosis.

Sự phân hủy DNA do DNase trung tính dẫn đến sự hình thành nucleoside'-5-phosphat. Để không phá vỡ vật liệu di truyền một cách không đặc hiệu, DNase trung tính tạo thành một phức hợp với protein actin. Phức hợp này được coi là dạng lưu trữ của nuclease. Axit DNase (DNase II) cũng có trong tuyến tụy và huyết tương, nhưng cũng có trong nước tiểu và sữa mẹ. Với sự trợ giúp của DNase có tính axit, DNA được phân tách thành nucleoside´-3-phosphat. RNases cho thấy sự đa dạng hơn. Khoảng 50 RNase khác nhau được biết là tồn tại ở người, 9 trong số đó có liên quan đến các bệnh di truyền hiếm gặp.

Lần lượt các RNase có thể được chia thành exoribonucleases và endoribonucleases, tùy thuộc vào việc RNA bị thoái hóa ở đầu hay tách ra trong sợi. Trong số những thứ khác, RNases có một chức năng quan trọng trong việc điều chỉnh gen bằng cách đặc biệt hạn chế tuổi thọ của tRNA. Chúng cũng hỗ trợ sản xuất RNA mới được thiết kế riêng. Hơn nữa, là một phần của hệ thống miễn dịch, chúng tham gia vào cuộc chiến chống lại virus RNA xâm nhập. Các RNase quan trọng nhất bao gồm RNase A, RNase H, RNase P, RNase R và RNase D. RNase A phân tách đặc biệt RNA theo cơ sở nitơ pyrimidine như uracil hoặc cytosine. Nó đặc biệt được tìm thấy trong mồ hôi và phá vỡ vi rút ở đó trước khi chúng có thể xâm nhập vào cơ thể.

Đó là lý do tại sao nó thường được gọi là nuclease môi trường. RNase H hoạt động không đặc hiệu trong các phức hợp DNA-RNA, nơi nó phá vỡ phần RNA. Một heteroduplex của RNA và DNA là một sợi kép được tạo thành từ hai loại axit nucleic khác nhau. RNase loại bỏ các đơn phân RNA được xây dựng nhầm trong DNA và thay thế chúng bằng các đơn phân DNA. RNase P loại bỏ tiền chất trong quá trình sản xuất tRNA. RNase R giúp phá vỡ mRNA của vi khuẩn và RNase D chịu trách nhiệm xử lý tRNA.

Bệnh & Rối loạn

Nuclease là các enzym mà sự thiếu hụt hoặc hoạt động sai có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về thể chất. Như đã đề cập, chín RNase có liên quan đến các bệnh di truyền rất hiếm gặp.

Ví dụ, nếu RNase H không hoạt động hiệu quả, đột biến, đứt sợi và tích tụ chuỗi DNA trong RNA sẽ xảy ra. Cái gọi là hội chứng Aicardi-Goutières phát triển, vốn đã được biểu hiện ở trẻ em với các cơn sốt, nôn mửa và bồn chồn. Một số trẻ sơ sinh mất kỹ năng vận động sau một vài tháng. Nhiều bệnh nhân chết trong thời thơ ấu. Nguyên nhân của các triệu chứng này là do các phản ứng viêm gây ra bởi các phản ứng miễn dịch đối với các đoạn DNA được làm giàu trong RNA.