нуклеази

нуклеази са ензими, чиято функция е да разграждат нуклеиновите киселини като рибонуклеинова киселина или дезоксирибонуклеинова киселина. Това се означава като пълно или частично храносмилане на субстрата.

Какви са нуклеозите

Нуклеазите обикновено са отговорни за разграждането на нуклеиновите киселини. Нуклеиновата киселина може да се разгради както от краищата на молекулите на нуклеиновата киселина, така и от нейния център.

Съществуват и така наречените рестрикционни нуклеази, които изрязват последователности от нуклеинова киселина само от определени региони. Нуклеазите са класифицирани според различни критерии. Един критерий е видът на нуклеиновата киселина (дезоксирибонуклеинова киселина или рибонуклеинова киселина). Друг критерий се отнася до второстепенната структура като двойна или единична. Важно е и за подбора на критериите дали разграждането се извършва от краищата или от средата на молекулата. Следващият въпрос е къде е мястото на атака между 5 'и 3' позициите на захарно-фосфатната структура.

Ролята на специфичната за секвенцията и неспецифична основна последователност също се влива в определянето на критериите за класификация. Според тези критерии съществуват различни класове за класификация. Нуклеазите могат да бъдат класифицирани в екзонуклеази, ендонуклеази, дезоксирибонуклеази и рибонуклеази.

Функция, ефект и задачи

Функциите на нуклеозите са многообразни. Важна функция е да се отцепи чужда ДНК или РНК както специфична за последователността, така и неспецифична. За тази задача са отговорни ограничителните ендонуклеази.

Те разделят нуклеиновите киселини в определени точки от краищата му. Подобни последователности на нуклеинова киселина се разделят или възникват неспецифични последователности. Рестрикционните ендонуклеази са част от имунната система, защото разграждат чужди нуклеинови киселини. Неспецифичните нуклеази често са отговорни за храносмилането на нуклеиновите киселини. Те обаче усвояват и нуклеиновите киселини на мъртвите клетки по време на програмирана клетъчна смърт, апоптоза. ДН-аза, която се среща особено в панкреаса, черния дроб, тромбоцитите и кръвната плазма, играе основна роля тук.

ИРНК се влияе от присъствието на RNases. Контролираното разграждане на РНК контролира регулацията на генната експресия. Екзонуклеазите разграждат отделните молекули на ДНК или РНК от краищата. Тук последователността на нуклеиновите киселини е без значение. Функцията на тези ензими е да разграждат напълно нуклеиновите киселини до съответните нуклеотиди. Нуклеотидите или служат като градивни елементи за възстановяване на нуклеиновите киселини, или се разграждат изцяло. В процесите на генно инженерство, рестрикционните нуклеази се използват като средства за молекулно рязане за целево отстраняване на нежелани последователности от нуклеинови киселини.

Образование, поява, свойства и оптимални стойности

Разграничаването между DNases и RNases е особено важен критерий за диференциация. DNases разграждат ДНК. Съществуват както неутрални, така и кисели ДН-ази. Неутралните DNases се образуват особено в панкреаса, черния дроб, кръвната плазма и тромбоцитите. Там те контролират разграждането на ДНК като част от апоптозата.

Разграждането на ДНК чрез неутрална ДНКаза води до образуването на нуклеозид'-5-фосфати. За да не се разгради неспецифично генетичният материал, неутралната ДНКаза образува комплекс с протеиновия актин. Този комплекс се счита за форма на съхранение на нуклеазата. Киселината DNase (DNase II) присъства също в панкреаса и кръвната плазма, но също така и в урината и кърмата. С помощта на киселата ДНКаза ДНК се разделя на нуклеозид-3-фосфати. RNases показват по-голямо разнообразие. За хората е известно, че съществуват около 50 различни RNases, 9 от които са свързани с редки наследствени заболявания.

RNases от своя страна могат да бъдат разделени на екзорибонуклеази и ендорибонуклеази, в зависимост от това дали РНК е разградена в краищата или разцепена в нишката. Наред с други неща, RNases имат важна функция в регулацията на гена, като конкретно ограничават живота на tRNA. Те също така поддържат производството на нова РНК по поръчка. Освен това, като част от имунната система, те участват в борбата срещу нахлуващата вирусна РНК. Най-важните RNases включват RNase A, RNase H, RNase P, RNase R и RNase D. RNase A специфично разделя РНК според азотна основа на пиримидин, като урацил или цитозин. Той се намира особено в потта и разгражда вирусите там, преди те да проникнат в организма.

Ето защо тя често е наричана нуклеаза на околната среда. RNase H действа неспецифично в ДНК-РНК хетеродуплекси, където разгражда частта на РНК. Хетеродуплекс, направен от РНК и ДНК, е двойна верига, съставена от двата различни типа нуклеинови киселини. RNase премахва РНК мономерите, погрешно вградени в ДНК, и ги замества с ДНК мономери. RNase P премахва предшественика в производството на tRNA. RNase R помага за разграждането на бактериалната тРНК и RNase D е отговорна за обработката на tRNA.

Болести и разстройства

Нуклеазите са ензими, чиято липса или неизправност може да доведе до сериозни физически оплаквания. Както вече споменахме, девет RNases са свързани с много редки наследствени заболявания.

Например, ако RNase H е недостатъчно активна, се появяват мутации, разкъсвания на нишки и натрупване на ДНК последователности в РНК. Развива се така нареченият синдром на Aicardi-Goutières, който се проявява при деца като атаки на треска, повръщане и привързаност. Някои бебета губят научени двигателни умения отново след няколко месеца. Много пациенти умират в ранна детска възраст. Причината за тези симптоми са възпалителни реакции, които са медиирани от имунни реакции към обогатените ДНК сегменти в РНК.