EKSONÜKLEAZ: ÖZELLIKLERI, YAPISI VE IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2025

Ekzonükleazlar, serbest uçlarının biri ile nükleik asitlerin sindirimi nükleazlar bir tür - ya 3 'veya 5'. Sonuç, nükleotidleri tek tek serbest bırakan genetik materyalin aşamalı olarak sindirilmesidir. Bu enzimlerin karşılığı, zincirin iç bölümlerindeki nükleik asitleri hidrolize eden endonükleazlardır.

Bu enzimler, nükleotid zincirinin fosfodiester bağlarının hidrolizi ile çalışır. Genomun stabilitesinin korunmasına ve hücresel metabolizmanın çeşitli yönlerine katılırlar.

Kaynak: Christopherrussell

Spesifik olarak, hem prokaryotik hem de ökaryotik soylarda, DNA replikasyonuna ve onarımına ve RNA olgunlaşmasına ve bozulmasına katılan farklı tipte eksonükleazlar buluyoruz.

karakteristikleri

Eksonükleazlar, nükleik asit zincirlerinin fosfodiester bağlarını, 3 'veya 5' uçlarından birinde aşamalı olarak hidrolize eden bir nükleaz türüdür.

3 'karbonda bulunan bir hidroksil grubu ile 5' karbonda yer alan bir fosfat grubu arasındaki kovalent bağ ile bir fosfodiester bağı oluşturulur. Her iki kimyasal grup arasındaki birleşim, ester tipinde bir çift bağ ile sonuçlanır. Eksonükleazların ve genel olarak nükleazların işlevi, bu kimyasal bağları kırmaktır.

Çok çeşitli eksonükleazlar vardır. Bu enzimler, nükleazın tipine bağlı olarak DNA veya RNA'yı substrat olarak kullanabilir. Aynı şekilde molekül tek veya çift bantlı olabilir.

Özellikleri

Bir organizmanın yaşamını optimum koşullarda sürdürmenin kritik yönlerinden biri, genomun stabilitesidir. Neyse ki, genetik materyal, etkilenmesi durumunda onarımına izin veren bir dizi çok etkili mekanizmaya sahiptir.

Bu mekanizmalar, fosfodiester bağlarının kontrollü kırılmasını gerektirir ve belirtildiği gibi nükleazlar, bu hayati işlevi yerine getiren enzimlerdir.

Polimerazlar, nükleik asitlerin sentezine katılan hem ökaryotlarda hem de prokaryotlarda bulunan enzimlerdir. Bakterilerde üç tip karakterize edilmiştir ve ökaryotlarda beş. Bu enzimlerde, eksonükleazların faaliyeti, işlevlerini yerine getirmek için gereklidir. Sonra bunu nasıl yaptıklarını göreceğiz.

Bakterilerde eksonükleaz aktivitesi

Bakterilerde, üç polimerazın tümü eksonükleaz aktivitesine sahiptir. Polimeraz I, iki yönde aktiviteye sahiptir: 5'-3 've 3'-5', II ve III ise sadece 3'-5 'yönünde aktivite gösterir.

5'-3 'aktivitesi, enzimin primaz adı verilen bir enzim tarafından eklenen RNA'dan primeri çıkarmasına izin verir. Daha sonra, oluşturulan boşluk yeni sentezlenen nükleotidlerle doldurulacaktır.

İlki, DNA polimeraz aktivitesinin başlamasına izin veren birkaç nükleotidden oluşan bir moleküldür. Bu nedenle, replikasyon olayında her zaman mevcut olacaktır.

DNA polimeraz, karşılık gelmeyen bir nükleotid eklerse, eksonükleazın aktivitesi sayesinde bunu düzeltebilir.

Ökaryotlarda eksonükleaz aktivitesi

Bu organizmalardaki beş polimeraz, Yunan harfleri kullanılarak belirtilmiştir. Sadece gama, delta ve epsilon, tümü 3'-5 'yönünde eksonükleaz aktivitesi gösterir.

Gama DNA polimeraz, mitokondriyal DNA'nın replikasyonu ile ilişkiliyken, geri kalan ikisi çekirdekte bulunan genetik materyalin replikasyonuna ve onarımına katılır.

bozulma

Eksonükleazlar, vücut tarafından artık ihtiyaç duyulmayan belirli nükleik asit moleküllerinin uzaklaştırılmasında anahtar enzimlerdir.

Bazı durumlarda hücre, bu enzimlerin faaliyetinin korunması gereken nükleik asitleri etkilemesini engellemelidir.

Örneğin, haberci RNA'ya bir "başlık" eklenir. Bu, bir terminal guaninin ve iki riboz biriminin metilasyonundan oluşur. Başlığın işlevinin, 5 'eksonükleazın etkisine karşı DNA'nın korunması olduğuna inanılmaktadır.

Örnekler

Genetik stabilitenin korunması için gerekli eksonükleazlardan biri, hExo1 olarak kısaltılan insan eksonükleaz I'dir. Bu enzim, farklı DNA onarım yollarında bulunur. Telomerlerin bakımı ile ilgilidir.

Bu eksonükleaz, her iki zincirdeki boşlukların onarımına izin verir ve bunlar onarılmazlarsa, kanser veya erken yaşlanmayla sonuçlanan kromozomal yeniden düzenlemelere veya silmelere yol açabilir.

Uygulamalar

Bazı eksonükleazlar ticari kullanımdadır. Örneğin, tek bantlı primerlerin degradasyonuna izin veren ekzonükleaz I (çift bantlı substratları bozamaz), ekzonükleaz III, bölgeye yönelik mutajenez için kullanılır ve lambda eksonükleaz, içinde bulunan bir nükleotidin çıkarılması için kullanılabilir. Çift bantlı bir DNA'nın 5 'ucu.

Tarihsel olarak, eksonükleazlar, nükleik asitlerin yapı taşlarını bir arada tutan bağların doğasını açıklama sürecinde belirleyici unsurlardı: nükleotidler.

Ayrıca, bazı eski dizileme tekniklerinde eksonükleazların etkisi, kütle spektrometrisinin kullanımıyla birleştirildi.

Eksonükleazın ürünü, oligonükleotitlerin aşamalı salımı olduğundan, dizi analizi için uygun bir aracı temsil etti. Yöntem çok iyi çalışmasa da kısa diziler için faydalı oldu.

Bu şekilde, eksonükleazlar, nükleik asitlerin manipülasyonu için laboratuvarda çok esnek ve paha biçilmez araçlar olarak kabul edilir.

yapı

Eksonükleazlar çok çeşitli bir yapıya sahiptir, bu nedenle özelliklerini genellemek mümkün değildir. Aynısı, canlı organizmalarda bulduğumuz farklı nükleaz türleri için tahmin edilebilir. Bu nedenle, bir nokta enzimin yapısını tanımlayacağız.

Escherichia coli model organizmadan alınan Exonuclease I (ExoI), genetik materyalin rekombinasyonu ve onarımında yer alan bir monomerik enzimdir. Kristalografik tekniklerin uygulanması sayesinde yapısı resmedildi.

Polimerazın eksonükleaz alanına ek olarak enzim, SH3 adı verilen diğer alanları içerir. Her üç bölge de bir çeşit C oluşturmak için birleşse de, bazı bölümler enzimi O'ya benzer gösterir.

Referanslar

1. Breyer, WA ve Matthews, BW (2000). Escherichia coli eksonükleazın yapısı İşlemciliğin nasıl elde edildiğini öneriyorum. Nature Structural & Molecular Biology, 7 (12), 1125.
2. Kahverengi, T. (2011). Genetiğe giriş: Moleküler bir yaklaşım. Garland Bilimi.
3. Davidson, J. ve Adams, RLP (1980). Davidson'un Nükleik Asitlerinin Biyokimyası. Tersine döndüm.
4. Hsiao, YY, Duh, Y., Chen, YP, Wang, YT ve Yuan, HS (2012). Bir eksonükleaz, nükleik asitlerin kırpılmasında nerede duracağına nasıl karar verir: RNase T'nin kristal yapıları - ürün kompleksleri. Nükleik asit araştırması, 40 (16), 8144-8154.
5. Khare, V. ve Eckert, KA (2002). DNA polimerazların redaksiyon 3 ′ → 5 eksonükleaz aktivitesi: translesiyon DNA sentezine karşı kinetik bir bariyer. Mutasyon Araştırması / Mutagenezin Temel ve Moleküler Mekanizmaları, 510 (1-2), 45–54.
6. Kolodner, RD ve Marsischky, GT (1999). Ökaryotik DNA uyuşmazlığı onarımı. Genetik ve gelişimle ilgili güncel görüş, 9 (1), 89–96.
7. Nishino, T. ve Morikawa, K. (2002). DNA onarımında nükleazların yapısı ve işlevi: DNA makasının şekli, tutuşu ve bıçağı. Onkojen, 21 (58), 9022.
8. Orans, J., McSweeney, EA, Iyer, RR, Hast, MA, Hellinga, HW, Modrich, P. ve Beese, LS (2011). İnsan ekzonükleaz 1 DNA komplekslerinin yapıları, nükleaz ailesi için birleşik bir mekanizma önermektedir. Cell, 145 (2), 212-223.
9. Yang, W. (2011). Nükleazlar: yapı, işlev ve mekanizma çeşitliliği. Üç aylık Biyofizik incelemeleri, 44 (1), 1-93.