The nukleázy Jsou to enzymy, které jsou zodpovědné za degradaci nukleových kyselin. Dělají to hydrolýzou fosfodiesterových vazeb, které drží nukleotidy pohromadě. Z tohoto důvodu jsou také v literatuře známé jako fosfodiesterázy. Tyto enzymy se nacházejí téměř ve všech biologických entitách a hrají zásadní roli v replikaci, opravě a dalších procesech DNA..
Obecně je můžeme klasifikovat v závislosti na typu nukleových kyselin, které štěpí: nukleázy, jejichž substrátem je RNA, se nazývají ribonukleázy a DNA jsou známé jako deoxyribonukleázy. Existují některé nespecifické, které jsou schopné degradovat DNA i RNA.
Další široce používaná klasifikace závisí na působení enzymu. Pokud to dělá svou práci postupně, počínaje na koncích řetězce nukleové kyseliny, se jim říká exonukleázy. Naproti tomu, pokud k přerušení dojde ve vnitřním bodě řetězce, říká se jim endonukleázy..
V současné době jsou některé endonukleázy široce používány v technologii rekombinantní DNA v laboratořích molekulární biologie. Jedná se o neocenitelné nástroje pro experimentální manipulaci s nukleovými kyselinami..
Rejstřík článků
Nukleázy jsou biologické molekuly proteinové povahy a s enzymatickou aktivitou. Jsou schopny hydrolyzovat vazby, které spojují nukleotidy v nukleových kyselinách.
Působí prostřednictvím obecné acidobazické katalýzy. Tuto reakci lze rozdělit do tří základních kroků: nukleofilní útok, tvorba negativně nabitého meziproduktu a jako poslední krok rozbití vazby..
Existuje typ enzymu nazývaného polymerázy, který je zodpovědný za katalýzu syntézy DNA (v replikaci) a RNA (v transkripci). Některé typy polymeráz vykazují aktivitu nukleáz. Stejně jako polymerázy vykazují tuto aktivitu také další příbuzné enzymy..
Nukleázy jsou extrémně heterogenní sadou enzymů, kde existuje malý vztah mezi jejich strukturou a mechanismem účinku. To znamená, že existuje drastická variace mezi strukturou těchto enzymů, takže nemůžeme zmínit žádnou společnou strukturu pro všechny z nich..
Existuje několik typů nukleáz a také různé systémy pro jejich klasifikaci. V tomto článku se budeme zabývat dvěma hlavními klasifikačními systémy: podle typu degradující nukleové kyseliny a podle způsobu napadení enzymu..
Pokud má čtenář zájem, může hledat třetí obsáhlejší klasifikaci založenou na funkci každé nukleázy (viz Yang, 2011)..
Je nutné zmínit, že v těchto enzymových systémech existují také nukleázy, které nejsou specifické pro jejich substrát a mohou degradovat oba typy nukleových kyselin..
Existují dva typy nukleových kyselin, které jsou pro organické bytosti prakticky všudypřítomné: deoxyribonukleová kyselina neboli DNA a ribonukleová kyselina RNA. Specifické enzymy, které degradují DNA, se nazývají deoxyribonukleázy a RNA ribonukleázy.
Pokud je řetězec nukleové kyseliny napaden endolyticky, to znamená ve vnitřních oblastech řetězce, enzym se nazývá endonukleáza. Alternativní útok probíhá postupně na jednom konci řetězce a enzymy, které jej provádějí, jsou exonukleázy. Působení každého enzymu má různé důsledky.
Jelikož exonukleázy oddělují nukleotidy krok za krokem, účinky na substrát nejsou příliš drastické. Naopak působení endonukleáz je výraznější, protože mohou štěpit řetězec v různých bodech. Ten může změnit i viskozitu roztoku DNA.
Exonukleázy byly rozhodujícími prvky při objasňování povahy vazby, která držela nukleotidy pohromadě.
Specifičnost místa štěpení endonukleázou se liší. Existují některé typy (například enzym deoxyribonukleáza I), které mohou štěpit na nespecifických místech a generovat relativně náhodné řezy s ohledem na sekvenci.
Naproti tomu máme velmi specifické endonukleázy, které se štěpí pouze v určitých sekvencích. Později vysvětlíme, jak molekulární biologové využívají této vlastnosti.
Existují některé nukleázy, které mohou působit jako endo i exonukleázy. Příkladem toho je takzvaná mikrokonická nukleáza.
Nukleázy katalyzují řadu reakcí nezbytných pro život. Aktivita nukleázy je podstatným prvkem replikace DNA, protože pomáhá odstranit primer nebo První a podílet se na opravách chyb.
Tímto způsobem jsou nukleázy zprostředkovány dva důležité procesy, jako je rekombinace a oprava DNA..
Přispívá také k vytváření strukturálních změn v DNA, jako je topoizomerizace a místně specifická rekombinace. K tomu, aby všechny tyto procesy probíhaly, je nutný dočasný rozklad fosfodiesterové vazby, prováděný nukleázami.
V RNA se nukleázy také účastní základních procesů. Například při zrání posla a při zpracování interferujících RNA. Stejným způsobem se podílejí na procesech programované buněčné smrti nebo apoptózy..
V jednobuněčných organismech představují nukleázy obranný systém, který jim umožňuje trávit cizí DNA, která vstupuje do buňky.
Molekulární biologové využívají výhod specificity určitých nukleáz nazývaných specifické restrikční nukleázy. Biologové si všimli, že bakterie jsou schopné trávit cizí DNA, která byla zavedena technikami v laboratoři.
Hlouběji do tohoto fenoménu vědci objevili restrikční nukleázy - enzymy, které štěpí DNA v určitých nukleotidových sekvencích. Jsou to jakési „molekulární nůžky“ a najdeme je vyrobené pro prodej.
Bakteriální DNA je vůči tomuto mechanismu „imunní“, protože je chráněna chemickými modifikacemi v sekvencích, které podporují degradaci. Každý druh a kmen bakterií má své specifické nukleázy.
Tyto molekuly jsou velmi užitečné, protože zajišťují, že řez bude vždy proveden na stejném místě (4 až 8 nukleotidů na délku). Používají se v technologii rekombinantní DNA.
Alternativně v některých rutinních postupech (jako je PCR) přítomnost nukleáz negativně ovlivňuje proces, protože štěpí materiál, který je třeba analyzovat. Z tohoto důvodu je v některých případech nutné aplikovat inhibitory těchto enzymů..
Zatím žádné komentáře