Nucleazele sunt enzime a cărei funcție este să se degradeze acizi nucleici precum Acid ribonucleic or acidul dezoxiribonucleic. Aceasta este denumită digestie completă sau parțială a substratului.
Ce sunt nucleaze?
Nucleazele sunt în general responsabile pentru degradarea acizi nucleici. În acest proces, acidul nucleic poate fi degradat de la capetele acidului nucleic molecule cât și din mijlocul său. Există, de asemenea, așa-numitele nucleaze de restricție, care taie doar secvențe de acid nucleic din anumite regiuni. Nucleazele sunt clasificate în funcție de diferite criterii. Un criteriu este tipul de acid nucleic (acidul dezoxiribonucleic or Acid ribonucleic). Un alt criteriu se referă la structura secundară, cum ar fi firul dublu sau firul unic. De asemenea, este important pentru selectarea criteriilor dacă degradarea are loc de la capete sau de la mijlocul moleculei. Următoarea întrebare este unde se află locul atacului între site-ul 5 ′ și site-ul 3 ′ al zahăr-fosfat schelă. Rolul secvenței de bază specifice secvenței și nespecifice intră, de asemenea, în determinarea criteriilor de clasificare. Conform acestor criterii, rezultă diferite clase de clasificare. Astfel, nucleazele pot fi clasificate în exonucleaze, endonucleaze, dezoxiribonucleaze și ribonucleaze.
Funcția, acțiunea și sarcinile
Funcțiile nucleazelor sunt diverse. O funcție importantă este de a cliva ADN-ul sau ARN-ul străin atât într-o manieră specifică secvenței, cât și nespecifică. Endonucleazele de restricție sunt responsabile pentru această sarcină. Ei scindează acizi nucleici la anumite situri departe de capetele sale. În acest proces, fie secvențe similare de acid nucleic sunt clivate, fie secvențe nespecifice sunt produse. Endonucleazele de restricție fac parte din sistemului imunitar, pe măsură ce degradează nucleic străin acizi. Nucleazele nespecifice sunt deseori responsabile de digestia nucleicului acizi. Cu toate acestea, ele digeră și nucleicul acizi de celule moarte în timpul morții celulare programate, apoptoză. DNază, care este deosebit de abundentă în pancreas, ficat, trombocite și sânge plasma, joacă un rol major în acest proces. ARNm este influențat de prezența ARNazelor. Degradarea controlată a ARN controlează reglarea genă expresie. Exonucleazele degradează ADN-ul sau ARN-ul individual molecule de la capete. Aici, secvența de acid nucleic este irelevantă. Funcția acestora enzime este degradarea completă a acizilor nucleici în nucleotidele corespunzătoare. În acest proces, nucleotidele fie servesc din nou ca elemente constructive pentru construcția reînnoită a acizilor nucleici, fie sunt complet degradate. În ingineriei genetice proceduri, nucleaze de restricție sunt utilizate ca instrumente de tăiere moleculară pentru îndepărtarea țintită a secvențelor de acid nucleic nedorite.
Formare, apariție, proprietăți și valori optime
Distincția dintre DNaze și RNases este un criteriu distinctiv deosebit de important. DNazele degradează ADN-ul. Există atât DNaze neutre, cât și acide. DNazele neutre sunt produse în special în pancreas, ficat, sânge plasma si trombocite. Acolo controlează degradarea ADN-ului în cursul apoptozei. Degradarea ADN-ului prin DNază neutră duce la formarea de fosfați nucleozidici-5. Pentru a nu degrada materialul genetic nespecific, DNaza neutră formează un complex cu proteina actină. Acest complex este considerat a fi forma de stocare a nucleazei. Acid DNază (DNază II) este prezentă și în pancreas și sânge plasmă, dar și în urină și lapte matern. Cu ajutorul acidului DNază, ADN-ul este clivat în nucleozid'-3 fosfați. RNazele prezintă o diversitate mai mare. La om sunt cunoscute aproximativ 50 de RNaze diferite, dintre care 9 sunt asociate cu boli ereditare rare. RNaze pot fi la rândul lor împărțite în exoribonucleaze și endoribonucleaze, în funcție de faptul dacă ARN-ul este degradat de la capete sau scindat în catena. Printre alte funcții, RNases joacă un rol important în genă reglarea prin limitarea specifică a duratei de viață a ARNt. De asemenea, acestea ajută la producerea de ARN nou într-o manieră adecvată. În plus, ca o componentă a sistemului imunitar, sunt implicați în combaterea ARN-ului viral invadator. Cele mai importante RNaze includ RNază A, RNază H, RNază P, RNază R și RNază D. RNază A scindează în mod specific ARN conform pirimidinei azot ca uracil sau citozină. Este prezent în special în sudoare, unde se descompune viruși înainte ca acestea să poată pătrunde în organism. Din acest motiv, este adesea denumită nuclează de mediu. RNaza H acționează nespecific asupra heteroduplexelor ADN-ARN, degradând porțiunea ARN. Un heteroduplex de ARN și ADN este o catenă dublă compusă din cele două tipuri diferite de acizi nucleici. RNase elimină monomerii ARN care sunt încorporați greșit în ADN și îi înlocuiesc cu monomeri ADN. RNase P elimină precursorul în producția de ARNt. RNaza R ajută la degradarea ARNm bacterian, iar RNaza D este parțial responsabilă pentru procesarea ARNt.
Boli și tulburări
Nucleazele sunt enzime a cărei absență sau defecțiune poate conduce la afectiuni fizice grave. După cum sa menționat anterior, nouă RNaze sunt asociate cu boli ereditare foarte rare. De exemplu, activitatea insuficientă a RNazei H duce la mutații, rupturi de catenă și acumularea de secvențe de ADN în ARN. Acest lucru duce la așa-numitul sindrom Aicardi-Goutières, care se manifestă deja la sugari în episoade febrile, vărsături și agitație. La unii sugari, abilitățile motorii învățate se pierd din nou după câteva luni. Mulți pacienți mor devreme copilărie. Aceste simptome sunt cauzate de reacții inflamatorii mediate de răspunsurile imune la segmentele de ADN îmbogățit din ARN.
