Tuumad

Tuumad "Ensüümid" on ensüümid, mille ülesanne on lagundada nukleiinhappeid nagu ribonukleiinhape või desoksüribonukleiinhape. Seda nimetatakse substraadi täielikuks või osaliseks lagundamiseks.

Mis on nukleaasid

Nukleiinhapete lagunemise eest vastutavad üldjuhul nukleaasid. Nukleiinhapet saab lagundada nii nukleiinhappemolekulide otstest kui ka selle keskmest.

Samuti on olemas niinimetatud restriktsiooni nukleaasid, mis lõikavad nukleiinhappejärjestused välja ainult teatud piirkondadest. Nukleaasid klassifitseeritakse erinevate kriteeriumide järgi. Üks kriteerium on nukleiinhappe tüüp (desoksüribonukleiinhape või ribonukleiinhape). Teine kriteerium on seotud sekundaarse struktuuriga, näiteks kaheahelaline või üheahelaline. Kriteeriumide valimisel on oluline ka see, kas lagundamine toimub molekuli otstest või keskelt. Järgmine küsimus on see, kus rünnakukoht asub suhkru-fosfaadi struktuuri 5 'ja 3' positsioonide vahel.

Järjestusspetsiifilise ja mittespetsiifilise alusjärjestuse roll voolab ka klassifitseerimiskriteeriumide määramisel. Nende kriteeriumide kohaselt on erinevaid klassifikatsiooniklasse. Nukleaasid võib liigitada eksonukleaasideks, endonukleaasideks, desoksüribonukleaasideks ja ribonukleaasideks.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Nukleaaside funktsioonid on mitmekesised. Oluline funktsioon on võõras DNA või RNA lõhustamine nii järjestusespetsiifiliseks kui ka mittespetsiifiliseks. Selle ülesande eest vastutavad restriktsiooni endonukleaasid.

Nad lõhestavad nukleiinhapped teatud punktides selle otstest eemale. Kas jaotatakse sarnased nukleiinhappejärjestused või tekivad mittespetsiifilised järjestused. Restriktsiooni endonukleaasid on osa immuunsüsteemist, kuna need lagundavad võõraid nukleiinhappeid. Nukleiinhapete lagundamise eest vastutavad sageli mittespetsiifilised nukleaasid. Kuid need ka seedivad surnud rakkude nukleiinhappeid programmeeritud rakusurma, apoptoosi ajal. Dinaas, mis esineb eriti kõhunäärmes, maksas, trombotsüütides ja vereplasmas, mängib siin suurt rolli.

MRNA-d mõjutab RNaaside olemasolu. RNA kontrollitud lagundamine kontrollib geeniekspressiooni regulatsiooni. Eksonukleaasid lagundavad otstest üksikud DNA või RNA molekulid. Nukleiinhappejärjestusel pole siin tähtsust. Nende ensüümide ülesandeks on nukleiinhapete täielik lagundamine vastavateks nukleotiidideks. Nukleotiidid on kas nukleiinhapete taastamise ehitusplokid või need lagunevad täielikult. Geenitehnoloogilistes protsessides kasutatakse restriktsiooni nukleaase molekulaarsete lõikeriistadena soovimatute nukleiinhappejärjestuste sihipäraseks eemaldamiseks.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Dinaaside ja RNaaside eristamine on eriti oluline eristamiskriteerium. DNaasid lagundavad DNAd. Seal on nii neutraalseid kui ka happelisi DNaase. Neutraalsed DNaasid moodustuvad eriti kõhunäärmes, maksas, vereplasmas ja trombotsüütides. Seal kontrollivad nad apoptoosi osana DNA lagunemist.

DNA lagundamine neutraalse DNaasi abil viib nukleosiid-5-fosfaatide moodustumiseni. Et geneetilist materjali spetsiifiliselt mitte lagundada, moodustab neutraalne DNaas valgu aktiiniga kompleksi. Seda kompleksi peetakse nukleaasi säilitusvormiks. Happeline DNaas (DNaas II) on ka kõhunäärmes ja vereplasmas, aga ka uriinis ja rinnapiimas. Happelise DNaasi abil jagatakse DNA nukleosiid-3-fosfaatideks. RNaasid näitavad suuremat mitmekesisust. Inimestel on teada umbes 50 erinevat RNaasi, neist 9 on seotud haruldaste pärilike haigustega.

RNaasid saab omakorda jagada eksoribonukleaasideks ja endoribonukleaasideks sõltuvalt sellest, kas RNA laguneb otstes või jaguneb ahelas. Muu hulgas on RNaasidel oluline funktsioon geeniregulatsioonis, piirates konkreetselt tRNA eluiga. Samuti toetavad nad uue RNA kohandatud tootmist. Lisaks osalevad nad immuunsussüsteemi osana võitluses sissetungiva viiruse RNA-ga. Kõige olulisemate RNaaside hulka kuuluvad RNaas A, RNaas H, RNaas P, RNaas R ja RNaas D. RNaas A lõhestab RNA spetsiifiliselt vastavalt pürimidiini lämmastikalusele, näiteks uratsiilile või tsütosiinile. Seda leidub eriti higis ja see lagundab seal olevad viirused enne, kui nad suudavad organismi tungida.

Sellepärast nimetatakse seda sageli keskkonna nukleaasiks. RNaas H toimib spetsiifiliselt DNA-RNA heterodupleksides, kus see lõhustab RNA fraktsiooni. RNA ja DNA heterodupleks on kaheahelaline, mis koosneb kahest erinevat tüüpi nukleiinhappest. RNaas eemaldab ekslikult DNA-sse sisse ehitatud RNA monomeerid ja asendab need DNA monomeeridega. RNase P eemaldab prekursori tRNA tootmisel. RNaas R aitab lagundada bakteriaalset mRNA-d ja RNaas D vastutab tRNA töötlemise eest.

Haigused ja häired

Nukleaasid on ensüümid, mille puudumine või talitlushäired võivad põhjustada tõsiseid füüsilisi kaebusi. Nagu juba mainitud, seostatakse üheksa RNaasi väga haruldaste pärilike haigustega.

Näiteks kui RNaas H on ebapiisavalt aktiivne, toimuvad mutatsioonid, ahela purunemised ja DNA järjestuste akumuleerumine RNA-s. Areneb nn Aicardi-Goutières'i sündroom, mis avaldub lastel palaviku, oksendamise ja ulmeliste rünnakutena. Mõned imikud kaotavad mõne kuu pärast uuesti õpitud motoorsed oskused. Paljud patsiendid surevad varases lapsepõlves. Nende sümptomite põhjustajaks on põletikulised reaktsioonid, mida vahendavad immuunreaktsioonid RNA rikastatud DNA segmentidele.