nukleaser

nukleaser er enzymer hvis funksjon er å bryte ned nukleinsyrer som ribonukleinsyre eller deoksyribonukleinsyre. Dette omtales som fullstendig eller delvis fordøyelse av underlaget.

Hva er nukleaser

Nukleaser er generelt ansvarlige for nedbrytningen av nukleinsyrer. Nukleinsyren kan brytes ned både fra endene av nukleinsyremolekylene og fra dens sentrum.

Det er også såkalte restriksjonsnukleaser, som bare kutter ut nukleinsyresekvenser fra visse regioner. Nukleasene er klassifisert etter forskjellige kriterier. Et kriterium er typen nukleinsyre (deoksyribonukleinsyre eller ribonukleinsyre). Et annet kriterium angår den sekundære strukturen som dobbeltstreng eller enkeltstreng. Det er også viktig for valg av kriterier om nedbrytningen skjer fra endene eller fra midten av molekylet. Det neste spørsmålet er hvor angrepsstedet ligger mellom 5 'og 3' stedene til sukker-fosfatstrukturen.

Rollen til den sekvensspesifikke og uspesifikke basesekvensen strømmer også inn i bestemmelsen av klassifiseringskriteriene. I henhold til disse kriteriene er det forskjellige klassifiseringsklasser. Nukleasene kan klassifiseres i eksonukleaser, endonukleaser, deoksyribonukleaser og ribonukleaser.

Funksjon, effekt og oppgaver

Funksjonene til nukleasene er forskjellige. En viktig funksjon er å spalte fremmed DNA eller RNA både sekvensspesifikt og uspesifikt. Begrensningsendonukleasene er ansvarlige for denne oppgaven.

De deler nukleinsyrene på visse punkter vekk fra endene. Enten blir lignende nukleinsyresekvenser delt opp, eller det oppstår uspesifikke sekvenser. Restonjonsendonukleasene er en del av immunforsvaret fordi de bryter ned fremmede nukleinsyrer. Ikke-spesifikke nukleaser er ofte ansvarlige for fordøyelsen av nukleinsyrer. Imidlertid fordøyer de også nukleinsyrene til de døde cellene under programmert celledød, apoptose. DNase, som forekommer spesielt i bukspyttkjertelen, leveren, blodplater og blodplasma, spiller en stor rolle her.

MRNA påvirkes av tilstedeværelsen av RNaser. Den kontrollerte sammenbruddet av RNA styrer reguleringen av genuttrykk. Eksonukleasene bryter ned individuelle DNA- eller RNA-molekyler fra endene. Nukleinsyresekvensen er ikke relevant her. Funksjonen til disse enzymene er å bryte nukleinsyrene fullstendig ned i de tilsvarende nukleotidene. Nukleotidene fungerer enten som byggesteiner for gjenoppbygging av nukleinsyrer, eller de brytes helt ned. I genteknologiske prosesser brukes restriksjonsnukleaser som molekylære skjæreverktøy for målrettet fjerning av uønskede nukleinsyresekvenser.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Skillet mellom DNaser og RNaser er et spesielt viktig differensieringskriterium. DNaser bryter ned DNA. Det er både nøytrale og sure DNaser. De nøytrale DNasene dannes spesielt i bukspyttkjertelen, leveren, blodplasma og blodplater. Der kontrollerer de nedbrytningen av DNA som en del av apoptose.

Nedbrytningen av DNAet ved hjelp av nøytral DNase fører til dannelse av nukleosid'-5-fosfater. For ikke å bryte ned genetisk materiale uspesifikt, danner den nøytrale DNasen et kompleks med proteinaktinet. Dette komplekset anses å være en lagringsform for nukleasen. Syre DNase (DNase II) er også til stede i bukspyttkjertelen og blodplasma, men også i urin og morsmelk. Ved hjelp av den sure DNasen blir DNAet delt opp i nukleosid´-3-fosfater. RNasene viser en større variasjon. Rundt 50 forskjellige RNaser er kjent hos mennesker, hvorav 9 er relatert til sjeldne arvelige sykdommer.

RNasene kan igjen deles inn i exoribonukleaser og endoribonukleaser, avhengig av om RNA brytes ned i endene eller deles i strengen. Blant annet har RNaser en viktig funksjon i genregulering ved spesifikt å begrense levetiden til tRNA. De støtter også den skreddersydde produksjonen av nytt RNA. Videre, som en del av immunforsvaret, er de involvert i kampen mot invaderende viralt RNA. De viktigste RNaseene inkluderer RNase A, RNase H, RNase P, RNase R og RNase D. RNase A deler RNA spesifikt i henhold til en pyrimidin-nitrogenbase slik som uracil eller cytosin. Det finnes spesielt i svette og bryter ned virus der før de kan trenge gjennom organismen.

Det er derfor det ofte omtales som en miljønuklease. RNase H virker uspesifikt i DNA-RNA heteroduplexes, der det bryter ned RNA-fraksjonen. Et heteroduplex av RNA og DNA er en dobbelt streng bestående av de to forskjellige typene nukleinsyrer. RNase fjerner RNA-monomerer feilaktig innebygd i DNA-et og erstatter dem med DNA-monomerer. RNase P fjerner forløperen i produksjonen av tRNA. RNase R hjelper med å bryte ned bakteriell mRNA og RNase D er ansvarlig for prosessering av tRNA.

Sykdommer og lidelser

Nukleaser er enzymer hvis mangel eller funksjonsfeil kan føre til alvorlige fysiske plager. Som allerede nevnt er ni RNaser assosiert med svært sjeldne arvelige sykdommer.

For eksempel, hvis RNase H er utilstrekkelig aktiv, forekommer mutasjoner, strandbrudd og akkumulering av DNA-sekvenser i RNA. Det såkalte Aicardi-Goutières-syndromet utvikler seg, som manifesterer seg i barna som angrep av feber, oppkast og ubehag. Noen spedbarn mister motoriske ferdigheter etter noen måneder. Mange pasienter dør i tidlig barndom. Årsaken til disse symptomene er betennelsesreaksjoner som er mediert av immunreaksjoner på de berikede DNA-segmentene i RNA.