Нуклеазы представляют собой ферменты, функция которых заключается в расщеплении нуклеиновых кислот, таких как рибонуклеиновая кислота или дезоксирибонуклеиновая кислота. Это называется полным или частичным перевариванием субстрата.
Что такое нуклеазы
Нуклеазы обычно несут ответственность за расщепление нуклеиновых кислот. Нуклеиновая кислота может расщепляться как с концов молекул нуклеиновой кислоты, так и с ее центра.
Существуют также так называемые рестрикционные нуклеазы, которые вырезают последовательности нуклеиновых кислот только из определенных участков. Нуклеазы классифицируют по различным критериям. Одним из критериев является тип нуклеиновой кислоты (дезоксирибонуклеиновая кислота или рибонуклеиновая кислота). Другой критерий касается вторичной структуры, такой как двухцепочечная или однониточная. Также важно для выбора критериев, происходит ли разложение с концов или с середины молекулы. Следующий вопрос: где находится место атаки между 5 'и 3' местами сахарофосфатной структуры.
Роль специфичной для последовательности и неспецифической базовой последовательности также входит в определение критериев классификации. По этим критериям существуют различные классы классификации. Нуклеазы можно разделить на экзонуклеазы, эндонуклеазы, дезоксирибонуклеазы и рибонуклеазы.
Функция, эффект и задачи
Функции нуклеаз разнообразны. Важной функцией является расщепление чужеродной ДНК или РНК, как специфической, так и неспецифической. За эту задачу отвечают эндонуклеазы рестрикции.
Они расщепляют нуклеиновые кислоты в определенных точках от его концов. Либо сходные последовательности нуклеиновых кислот отщепляются, либо возникают неспецифические последовательности. Эндонуклеазы рестрикции являются частью иммунной системы, потому что они расщепляют чужеродные нуклеиновые кислоты. Неспецифические нуклеазы часто отвечают за переваривание нуклеиновых кислот. Однако они также переваривают нуклеиновые кислоты мертвых клеток во время запрограммированной гибели клеток, апоптоза. Основную роль здесь играет ДНКаза, которая встречается, в частности, в поджелудочной железе, печени, тромбоцитах и плазме крови.
На мРНК влияет присутствие РНКаз. Контролируемый распад РНК контролирует регуляцию экспрессии генов. Экзонуклеазы расщепляют отдельные молекулы ДНК или РНК с концов. Последовательность нуклеиновой кислоты здесь не имеет значения. Функция этих ферментов заключается в полном расщеплении нуклеиновых кислот на соответствующие нуклеотиды. Нуклеотиды либо служат строительными блоками для восстановления нуклеиновых кислот, либо полностью разрушаются. В процессах генной инженерии рестрикционные нуклеазы используются в качестве инструментов молекулярной резки для целенаправленного удаления нежелательных последовательностей нуклеиновых кислот.
Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения
Различие между ДНКазами и РНКазами является особенно важным критерием дифференциации. ДНКазы расщепляют ДНК. Есть как нейтральные, так и кислые ДНКазы. Нейтральные ДНКазы особенно образуются в поджелудочной железе, печени, плазме крови и тромбоцитах. Там они контролируют распад ДНК как часть апоптоза.
Разрушение ДНК с помощью нейтральной ДНКазы приводит к образованию нуклеозид-5-фосфатов. Чтобы не разрушить генетический материал неспецифически, нейтральная ДНКаза образует комплекс с белком актином. Этот комплекс считается формой хранения нуклеазы. Кислая ДНКаза (ДНКаза II) также присутствует в поджелудочной железе и плазме крови, а также в моче и грудном молоке. С помощью кислой ДНКазы ДНК расщепляется на нуклеозид-3-фосфаты. РНКазы демонстрируют большее разнообразие. У человека известно около 50 различных РНКаз, 9 из которых связаны с редкими наследственными заболеваниями.
РНКазы, в свою очередь, можно разделить на экзорибонуклеазы и эндорибонуклеазы, в зависимости от того, расщепляется ли РНК на концах или расщепляется внутри цепи. Среди прочего, РНКазы выполняют важную функцию в регуляции генов, специфически ограничивая продолжительность жизни тРНК. Они также поддерживают производство новых РНК по индивидуальному заказу. Кроме того, как часть иммунной системы, они участвуют в борьбе с вторжением вирусной РНК. Наиболее важные РНКазы включают РНКазу A, РНКазу H, РНКазу P, РНКазу R и РНКазу D. РНКаза A специфически расщепляет РНК в соответствии с азотистым основанием пиримидина, таким как урацил или цитозин. Он особенно содержится в поте и разрушает там вирусы до того, как они проникнут в организм.
Вот почему ее часто называют нуклеазой окружающей среды. РНКаза Н действует неспецифически в гетеродуплексах ДНК-РНК, где она разрушает фракцию РНК. Гетеродуплекс РНК и ДНК - это двойная цепь, состоящая из двух разных типов нуклеиновых кислот. РНКаза удаляет мономеры РНК, ошибочно встроенные в ДНК, и заменяет их мономерами ДНК. РНКаза P удаляет предшественник при производстве тРНК. РНКаза R помогает расщеплять бактериальную мРНК, а РНКаза D отвечает за обработку тРНК.
Заболевания и расстройства
Нуклеазы - это ферменты, недостаток или неправильная работа которых может привести к серьезным физическим жалобам. Как уже упоминалось, девять РНКаз связаны с очень редкими наследственными заболеваниями.
Например, если РНКаза Н недостаточно активна, происходят мутации, разрывы цепей и накопление последовательностей ДНК в РНК. Развивается так называемый синдром Айкарди-Гутьера, который проявляется у детей приступами лихорадки, рвоты и беспокойства. Некоторые младенцы теряют моторику через несколько месяцев. Многие пациенты умирают в раннем детстве. Причиной этих симптомов являются воспалительные реакции, опосредованные иммунными реакциями на обогащенные сегменты ДНК в РНК.
