Exonuklease -egenskaper, struktur og funksjoner

De Exonucleas De er en type kjerner som fordøyer nukleinsyrer med en av deres frie ender - enten 3 'eller 5'. Resultatet er en progressiv fordøyelse av genetisk materiale, og frigjør nukleotider en etter en. Motstykket til disse enzymene er endonukleaser, som hydrolyserer nukleinsyrer i indre seksjoner av kjeden.

Disse enzymene virker gjennom hydrolyse av fosfodisterbindingene til nukleotidkjeden. De deltar i opprettholdelse av genomstabilitet og flere aspekter ved cellemetabolisme.

Kilde: Christoferrussell [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/]]

Spesielt, både i prokaryot og eukaryote avstamninger, finner vi forskjellige typer eksonukleaser som deltar i replikasjon og reparasjon av DNA og i modning og nedbrytning av RNA.

[TOC]

Kjennetegn

Eksonukleasene er en type nukleas som hydrolyserer fosfodiésterbindingene til nukleinsyrekjedene gradvis av noen av dens ender, enten de 3 'eller 5'.

En fosfodiésterbinding dannes av det kovalente krysset mellom en hydroksylgruppe lokalisert i karbon 3 'og en fosfatgruppe lokalisert i Carbon 5'. Forbundet mellom begge kjemiske grupper oversettes til en dobbeltbinding av estertypen. Funksjonen til eksonukleasene - og av nukleas generelt - er å bryte disse kjemiske koblingene.

Det er et bredt utvalg av eksonukleaser. Disse enzymene kan bruke DNA eller RNA som et underlag, avhengig av type nuklease. Tilsvarende kan molekylet være i enkelt eller dobbeltbånd.

Funksjoner

Et av de kritiske aspektene for å holde livet til en organisme under optimale forhold er genomets stabilitet. Heldigvis har det genetiske materialet en serie veldig effektive mekanismer som tillater reparasjon, i tilfelle av å bli berørt.

Disse mekanismene krever kontrollert sammenbrudd av fosfodisterbindinger, og som vi nevnte er nukleas enzymer som oppfyller denne viktige funksjonen.

Kan tjene deg: Støtte: Kjennetegn, funksjoner og eksempler

Polymerasene er enzymer som er til stede i både eukaryoter og prokaryoter som deltar i syntesen av nukleinsyrer. Hos bakterier har tre typer blitt karakterisert og i eukaryoter fem. I disse enzymene er aktiviteten til eksonukleaser nødvendig for å oppfylle sine funksjoner. Neste får vi se hvordan de gjør det.

Eksonukleaseaktivitet i bakterier

I bakterier har de tre polymerasene eksonukleaseaktiviteter. Polymerase I har aktivitet i to retninger: 5'-3 'og 3'-5', mens II og III bare presenterer aktivitet i 3'-5 'forstand.

Aktivitet 5'-3 'lar enzymet trekke tilbake først av RNA, tilsatt av et enzym kalt prima. Deretter vil det skapte gapet bli fylt med nylig syntetiserte nukleotider.

Han først Det er et molekyl dannet av noen få nukleotider som lar oss starte aktiviteten til DNA -polymerase. Så du vil alltid være til stede på replikasjonsarrangementet.

I tilfelle at DNA -polymerasen legger til et nukleotid som ikke korresponderer, kan det korrigere det takket være aktiviteten til eksonukleasen.

Exonukleaseaktivitet i eukaryoter

De fem polymerasene i disse organismer er betegnet ved hjelp av greske bokstaver. Bare Gamma, Delta og Epsilon presenterer eksonuklease-aktivitet, alt i 3'-5 'retning.

Gamma -polymerase -DNA er relatert til replikasjon av mitokondriell DNA, mens de resterende to deltar i replikasjonen av det genetiske materialet som ligger i kjernen og i reparasjonen av det samme.

Nedbrytning

Eksonukleaser er nøkkelenzymer for å eliminere visse nukleinsyremolekyler som ikke lenger er nødvendige for kroppen.

I noen tilfeller bør cellen forhindre virkningen av disse enzymene fra å påvirke nukleinsyrer som bør bevares.

For eksempel blir en "hette" lagt til i Messenger RNA. Dette består av metylering av en terminal guanin og to enheter av ribosa. Det antas at Caperuza -funksjonen er beskyttelsen av DNA mot virkningen av eksonuklease 5 '.

Det kan tjene deg: Marine Meadow: Hva er, egenskaper, flora, fauna

Eksempler

En av eks -anducaseousas. Dette enzymet er i forskjellige DNA -reparasjonsveier. Det er relevant for å opprettholde telomerer.

Denne eksonukleasen tillater arrangementet av hullene i begge kjedene, som, i tilfelle av ikke å bli reparert, kan føre til kromosomale omskrifter eller slettinger som oversettes til en pasient med kreft eller for tidlig aldring.

applikasjoner

Noen eksonukleer er til kommersiell bruk. For eksempel eksonukleasen i som tillater nedbrytning av Primere i Enkelt bånd (kan ikke nedbryte dobbeltbåndsubstrater), eksonuklease III brukes til stedsrettet mutagenese, og tidligere lambda eksonuklease kan brukes til fjerning av et nukleotid som ligger ved 5-enden av et dobbeltbånd-DNA.

Historisk sett var eksonukleaser bestemmende elementer i prosessen med å belyse arten av koblingene som holdt sammen med de strukturelle blokker av nukleinsyrer: nukleotider.

I tillegg ble virkningen av eksonukleaser i noen gamle sekvenseringsteknikker koblet med bruk av massespektrometri.

Ettersom produktet av eksonukleasen er den progressive frigjøringen av oligonukleotider, representerte det et praktisk verktøy for analyse av sekvensen. Selv om metoden ikke fungerte veldig bra, var den nyttig for korte sekvenser.

På denne måten anses eksonukleaser som veldig fleksible og uvurderlige verktøy i laboratoriet for manipulering av nukleinsyrer.

Struktur

Eksonukleasene har en ekstremt variert struktur, så det er ikke mulig å generalisere deres egenskaper. Det samme kan ekstrapoleres for de forskjellige typer nukleas som vi finner i levende organismer. Derfor vil vi beskrive strukturen til et punktlig enzym.

Exonuclease I (Exoi) hentet fra modellorganismen Escherichia coli Det er et monomer enzym, involvert i rekombinasjon og reparasjon av genetisk materiale. Takket være anvendelsen av krystallografiske teknikker var det mulig å illustrere strukturen.

Det kan tjene deg: gametoogenese

I tillegg til eksonuklease -domenet til polymerase, inkluderer enzymet andre domener kalt SH3. De tre regionene er kombinert slik at de danner en slags C, selv om noen segmenter gjør enzymet lignende som en eller.

Referanser

1. Breyer, w. TIL., & Matthews, B. W. (2000). Struktur av Escherichia coli Exonuklease Jeg foreslår hvordan prosessiviteten blir dyrket. Naturstruktur og molekylærbiologi, 7(12), 1125.
2. Brown, t. (2011). Introduksjon til genetikk: En molekylær tilnærming. Garland Science.
3. Davidson, J., & Adams, r. L. P. (1980). Biokjemi av Davidsons nukleinsyrer. Jeg snudde meg.
4. Hsiao, og. OG., Duh, og., Chen, og. P., Wang, og. T., & Yuan, h. S. (2012). Hvordan en eksonuklease du bestemmer hvor du skal stoppe i trimming av nukleinsyrer: krystallstrukturer av RNase T-produksjonskomplekser. Nukleinsyrforskning, 40(16), 8144-8154.
5. Khare, v., & Eckert, K. TIL. (2002). Korrekturlesingen 3 '→ 5' eksonukleaseaktivitet av DNA -polymeraser: en kinetisk barriere for translesjon DNA -syntese. Mutasjonsforskning/grunnleggende og molekylære mekanismer for mutagesis, 510(1-2), 45-54.
6. Kolodner, r. D., & Marsischky, G. T. (1999). Eukaryotisk DNA -misforhold. Nåværende mening i genetikk og utvikling, 9(1), 89-96.
7. Nishino, t., & Morikawa, K. (2002). Struktur og funksjon av nukleaser i DNA -reparasjon: Form, grep og DNA -saksblad. Onkogen, tjueen(58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, e. TIL., Iyer, r. R., HAST, m. TIL., Hellinga, h. W., Modrich, p., & Beese, l. S. (2011). Strukturer av menneskelig eksonuklease 1 DNA -komplekser antyder for enhetlig mekanisme for nuklease -familie. Celle, 145(2), 212-223.
9. Yang, w. (2011). Nukleaser: Mangfold av struktur, funksjon og mekanisme. Kvartalsvise anmeldelser av biofysikk, 44(1), 1-93.