HELICASA: ÖZELLIKLERI, YAPILARI VE IŞLEVLERI - ANATOMI VE PSIKOLOJI - 2025

Helikaz , tüm canlı organizmalar için çok önemli olan bir protein-hidrolitik tip enzimlerin bir grubu ifade eder; bunlara motor proteinleri de denir. Bunlar hücre sitoplazması boyunca hareket ederek kimyasal enerjiyi ATP hidrolizi yoluyla mekanik işe dönüştürür.

En önemli işlevi, nükleik asitlerin azotlu bazları arasındaki hidrojen bağlarını kırmak ve böylece çoğalmalarına izin vermektir. Helikazların virüslerde, bakterilerde ve ökaryotik organizmalarda mevcut olduklarından pratik olarak her yerde bulunduğunu vurgulamak önemlidir.

Escherichia coli'nin replikasyonunda rol oynayan enzimler. Wikimedia Commons aracılığıyla César Benito Jiménez'den alınmış ve düzenlenmiştir.

Bu protein veya enzimlerin ilki 1976'da Escherichia coli bakterisinde keşfedildi; iki yıl sonra, zambak bitkilerinde ökaryotik bir organizmada ilk helikaz keşfedildi.

Şu anda, sarmal proteinler, virüsler de dahil olmak üzere tüm doğal alemlerde karakterize edilmiştir; bu, bu hidrolitik enzimler, organizmalardaki işlevleri ve mekanik rolleri hakkında geniş bir bilginin üretildiğini gösterir.

karakteristikleri

Hellikazlar, kimyasal reaksiyonları (enzimler) hızlandıran biyolojik veya doğal makromoleküllerdir. Esas olarak adenozin trifosfat (ATP) kimyasal komplekslerini hidroliz yoluyla ayırarak karakterize edilirler.

Bu enzimler, deoksiribonükleik asitlerin (DNA) ve ribonükleik asitlerin (RNA) komplekslerini bağlamak ve yeniden modellemek için ATP kullanır.

En az 2 tip helikaz vardır: DNA ve RNA.

DNA helikaz

DNA helikazları, DNA replikasyonunda etki eder ve çift iplikli DNA'yı tek ipliklere ayırarak karakterize edilir.

RNA helikaz

Bu enzimler, ribonükleik asidin (RNA) metabolik süreçlerinde ve çoğalmada, çoğalmada veya ribozomal biyogenezde rol oynarlar.

RNA helikaz aynı zamanda haberci RNA'nın (mRNA) önceden birleştirme işleminde ve DNA'nın hücre çekirdeğinde RNA'ya transkripsiyonundan sonra protein sentezinin başlatılmasında anahtardır.

Taksonomi

Bu enzimler, amino asit sekanslama homolojilerine göre çekirdek amino asit ATPase alanına veya paylaşılan sekanslama motifleri ile farklılaştırılabilir. Sınıflandırmaya göre, bunlar 6 süper aileye (SF 1-6) ayrılmıştır:

SF1

Bu üst ailenin enzimleri 3′-5 ′ veya 5′-3 ′ translokasyon polaritesine sahiptir ve halka yapıları oluşturmazlar.

SF2

En geniş helikaz grubu olarak bilinir ve esas olarak RNA helikazlarından oluşur. Çok az istisna dışında genellikle 3′-5 bir translokasyon polaritesine sahiptirler.

Yüksek oranda korunmuş amino asit sekanslarının dokuz motifine ("tekrar eden elementlere" çevrilen İngilizce motiflerinden) sahiptirler ve SF1 gibi halka yapıları oluşturmazlar.

SF3

Bunlar, virüslerin karakteristik helikazlarıdır ve benzersiz bir 3′-5 ′ translokasyon polaritesine sahiptirler. Sadece dört yüksek oranda korunmuş sekans motifine sahiptirler ve halka yapıları veya halkalar oluştururlar.

SF4

İlk olarak bakteri ve bakteriyofajlarda tanımlandılar. Bir grup replikasyon veya replikatif helikazdır.

Benzersiz bir 5′-3 translokasyon polaritesine sahiptirler ve beş yüksek oranda korunmuş sekans motifine sahiptirler. Bu helikazlar, halkalar oluşturarak karakterize edilir.

SF5

Rho faktör tipi proteinlerdir. SF5 üst ailesinin helikazları prokaryotik organizmaların karakteristiğidir ve heksamerik ATP'ye bağımlıdır. SF4 ile yakından ilişkili oldukları düşünülmektedir; ek olarak, dairesel ve dairesel olmayan şekillere sahiptirler.

SF6

Görünüşe göre SF3 üst ailesiyle ilişkili proteinlerdir; ancak SF6'lar, SF3'te bulunmayan çeşitli hücresel aktiviteler (AAA proteinleri) ile ilişkili bir ATPase protein alanı sunar.

yapı

Yapısal olarak, tüm sarmallar, birincil yapılarının ön kısmında yüksek oranda korunmuş dizi motiflerine sahiptir. Molekülün bir bölümü, her bir sarmalın özel işlevine bağlı olan belirli bir amino asit düzenlemesine sahiptir.

Yapısal olarak en çok incelenen helikazlar SF1 üst ailesine aittir. Bu proteinlerin, çok işlevli RecA proteinlerine çok benzer 2 etki alanına kümelendiği bilinmektedir ve bu alanlar, aralarında bir ATP bağlanma cebi oluşturur.

Korunmayan bölgeler, DNA tanıma tipi, hücre lokalizasyon alanı ve protein-protein gibi spesifik alanlara sahip olabilir.

EIF4A-PDCD4 kompleksinin kristal yapısı. Helicase alt biriminin EIF4A1 dimeri, PDCD4'e (camgöbeği) bağlanmıştır. Alındı ​​ve düzenledi: AyacopPlease flattr this, from Wikimedia Commons.

Özellikleri

DNA helikaz

Bu proteinlerin işlevleri, aralarında çevresel stres, hücre soyları, genetik arka plan ve hücre döngüsünün aşamaları gibi önemli çeşitli faktörlere bağlıdır.

SF1 DNA helikazlarının, DNA onarımı, replikasyonu, transferi ve rekombinasyonunda spesifik rollere hizmet ettiği bilinmektedir.

Bir DNA çift sarmalının ipliklerini ayırırlar ve telomer bakımına, çift iplikli kırılma onarımına ve nükleik asitle ilişkili proteinlerin uzaklaştırılmasına katılırlar.

RNA helikaz

Daha önce bahsedildiği gibi, RNA helikazları, RNA metabolik süreçlerinin büyük çoğunluğunda hayati öneme sahiptir ve bu proteinlerin, viral RNA'nın saptanmasına da katıldığı bilinmektedir.

Ek olarak, yabancı veya yabancı RNA'yı (omurgalılarda) tespit ettikleri için antiviral immün yanıtta rol oynarlar.

Tıbbi önemi

Hellikazlar, hücrelerin endojen ve eksojen stresin üstesinden gelmesine yardımcı olur, kromozomal kararsızlığı önler ve hücresel dengeyi korur.

Bu sistemin başarısızlığı veya homeostatik denge, helikaz tipi proteinleri kodlayan genleri içeren genetik mutasyonlarla ilgilidir; bu nedenle biyomedikal ve genetik çalışmaların konusudur.

Aşağıda, DNA'yı helikaz tipi proteinler olarak kodlayan genlerdeki mutasyonlarla ilgili bazı hastalıklardan bahsedeceğiz:

Werner sendromu

Helikazı kodlayan WRN adlı bir gendeki mutasyonun neden olduğu genetik bir hastalıktır. Mutant helikaz düzgün çalışmaz ve birlikte Werner sendromunu oluşturan bir dizi hastalığa neden olur.

Bu patolojiden muzdarip olanların temel özelliği erken yaşlanmalarıdır. Hastalığın kendini göstermesi için, mutant genin her iki ebeveynden miras alınması gerekir; görülme sıklığı çok düşüktür ve tedavisi için herhangi bir tedavi yoktur.

Bloom sendromu

Bloom sendromu, bir helikaz proteinini kodlayan BLM adı verilen otozomal bir genin mutasyonundan kaynaklanan genetik bir hastalıktır. Sadece o karakter için homozigot olan (çekinik) bireylerde görülür.

Bu nadir hastalığın temel özelliği, eritromatöz döküntüde deri lezyonlarına neden olan güneş ışığına aşırı duyarlılıktır. Henüz tedavisi yok.

Rothmund-Thomson sendromu

Aynı zamanda doğuştan atrofik poikiloderma olarak da bilinir. Bu, çok nadir genetik kökenli bir patolojidir: Bugüne kadar dünyada tarif edilen 300'den az vaka vardır.

Kromozom 8'de bulunan otozomal resesif bir gen olan RECQ4 genindeki bir mutasyondan kaynaklanır.

Bu sendromun semptomları veya koşulları arasında genç kataraktlar, iskelet sistemindeki anormallikler, depigmentasyon, kılcal genişleme ve deride atrofi (poikiloderma) bulunur. Bazı durumlarda hipertiroidizm ve testosteron üretiminde eksiklik ortaya çıkabilir.

Referanslar

1. RM Brosh (2013). DNA onarımında rol oynayan DNA helikazları ve kanserdeki rolleri. Doğa Yorumları Kanser.
2. Helikaz. Nature.com'dan kurtarıldı.
3. Helikaz. En.wikipedia.org'dan kurtarıldı.
4. A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Hamile bir kadında Rothmund-Thompson sendromu (konjenital atrofik poikiloderma). Jinekoloji ve Obstetrik Klinik ve Araştırma.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). SF1 DNA Helikazlarının Yapısı ve Mekanizmaları. Deneysel Tıp ve Biyolojideki Gelişmeler.
6. Bloom sendromu. Medicina.ufm.edu'dan kurtarıldı.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). Helikazların ve Nükleik Asit Translokazlarının yapısı ve mekanizması. Biyokimyanın Yıllık İncelemesi.