HELICASA: CIRI, STRUKTUR DAN FUNGSI - ANATOMI DAN FISIOLOGI - 2025

The helicase merujuk kepada sekumpulan enzim jenis protein-hydrolytic yang amat penting bagi semua organisma hidup; mereka juga dipanggil protein motor. Ini bergerak melalui sitoplasma sel, mengubah tenaga kimia menjadi kerja mekanikal melalui hidrolisis ATP.

Fungsi yang paling penting adalah memutuskan ikatan hidrogen antara asas nitrogen asid nukleik, sehingga memungkinkan replikasi mereka. Penting untuk ditegaskan bahawa heliks hampir tidak terdapat di mana-mana, kerana terdapat pada virus, bakteria dan organisma eukariotik.

Enzim yang terlibat dalam replikasi Escherichia coli. Diambil dan diedit dari César Benito Jiménez, melalui Wikimedia Commons.

Protein atau enzim pertama ditemukan pada tahun 1976 di dalam bakteria Escherichia coli; dua tahun kemudian helikase pertama ditemui dalam organisma eukariotik, di tanaman lily.

Saat ini protein helikase telah dicirikan di semua kerajaan alami termasuk virus, yang menyiratkan bahawa banyak pengetahuan telah dihasilkan tentang enzim hidrolitik ini, fungsi mereka dalam organisma dan peranan mekanistiknya.

ciri

Hellicases adalah makromolekul biologi atau semula jadi yang mempercepat tindak balas kimia (enzim). Mereka dicirikan terutamanya dengan memisahkan kompleks kimia adenosin trifosfat (ATP) melalui hidrolisis.

Enzim ini menggunakan ATP untuk mengikat dan merombak kompleks asid deoksiribonukleik (DNA) dan asid ribonukleik (RNA).

Terdapat sekurang-kurangnya 2 jenis heliks: DNA dan RNA.

Helikase DNA

Helikase DNA bertindak dalam replikasi DNA dan dicirikan dengan memisahkan DNA untai dua menjadi helai tunggal.

Heliksase RNA

Enzim ini bertindak dalam proses metabolik asid ribonukleat (RNA) dan dalam pembiakan, pembiakan atau biogenesis ribosom.

Helicase RNA juga merupakan kunci dalam proses pra-penyambungan RNA messenger (mRNA) dan permulaan sintesis protein, setelah transkripsi DNA ke RNA di nukleus sel.

Taksonomi

Enzim ini dapat dibezakan mengikut homologi penjujukan asid amino mereka ke domain ATPase asid amino inti, atau dengan motif penjujukan bersama. Mengikut klasifikasi, ini dikelompokkan menjadi 6 keluarga super (SF 1-6):

SF1

Enzim keluarga super ini mempunyai kekutuban translokasi 3′-5 ′ atau 5′-3 and dan tidak membentuk struktur cincin.

SF2

Ia dikenali sebagai kumpulan heliks seluas dan terdiri terutamanya dari heliksase RNA. Mereka mempunyai kekutuban translokasi umumnya 3′-5 ′ dengan pengecualian yang sangat sedikit.

Mereka mempunyai sembilan motif (dari motif bahasa Inggeris, yang diterjemahkan menjadi "unsur berulang") urutan asid amino yang sangat terpelihara dan, seperti SF1, tidak membentuk struktur cincin.

SF3

Mereka adalah helicases virus yang khas dan mempunyai kekutuban translokasi unik 3 of-5 ′. Mereka hanya mempunyai empat motif urutan yang sangat terpelihara dan membentuk struktur cincin atau cincin.

SF4

Mereka pertama kali dijelaskan dalam bakteria dan bakteriofag. Mereka adalah sekumpulan heliks yang mereplikasi atau mereplikasi.

Mereka mempunyai kekutuban translokasi unik 5′-3 ′, dan mempunyai lima motif urutan yang sangat terpelihara. Helicases ini dicirikan oleh membentuk cincin.

SF5

Mereka adalah protein dari jenis faktor Rho. Helicases dari keluarga super SF5 adalah ciri organisma prokariotik dan bergantung kepada ATP heksamerik. Mereka dianggap berkait rapat dengan SF4; selain itu, mereka mempunyai bentuk annular dan non-annular.

SF6

Mereka adalah protein yang nampaknya berkaitan dengan keluarga super SF3; namun, SF6 menunjukkan domain protein ATPase yang berkaitan dengan pelbagai aktiviti selular (protein AAA) yang tidak terdapat dalam SF3.

Struktur

Secara struktural, semua heliks mempunyai motif urutan yang sangat terpelihara di bahagian anterior struktur utamanya. Sebilangan molekul mempunyai susunan asid amino tertentu yang bergantung pada fungsi spesifik setiap helikase.

Heliksase yang paling banyak dikaji secara struktural adalah dari keluarga super SF1. Protein ini diketahui berkelompok menjadi 2 domain yang sangat mirip dengan protein RecA pelbagai fungsi, dan domain ini membentuk poket pengikat ATP di antara keduanya.

Kawasan yang tidak dilestarikan dapat memiliki domain tertentu seperti jenis pengenalan DNA, domain penyetempatan sel dan protein-protein.

Struktur kristal kompleks eIF4A-PDCD4. Dimer EIF4A1 subunit Helicase, terikat pada PDCD4 (cyan). Diambil dan diedit dari: AyacopSila tekan ini, dari Wikimedia Commons.

ciri-ciri

Helikase DNA

Fungsi protein ini bergantung pada pelbagai faktor penting, antaranya ialah tekanan persekitaran, keturunan sel, latar belakang genetik dan tahap kitaran sel.

Heliksase SF1 DNA diketahui berperanan khusus dalam pembaikan, replikasi, pemindahan, dan penggabungan DNA.

Mereka memisahkan helai heliks ganda DNA dan mengambil bahagian dalam penyelenggaraan telomere, pembaikan rehat untaian dua, dan penyingkiran protein yang berkaitan dengan asid nukleik.

Heliksase RNA

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, heliksase RNA sangat penting dalam sebilangan besar proses metabolik RNA, dan protein ini juga diketahui berpartisipasi dalam pengesanan RNA virus.

Di samping itu, mereka bertindak sebagai tindak balas imun antivirus, kerana mereka mengesan RNA asing atau asing (dalam vertebrata).

Kepentingan perubatan

Hellicases membantu sel mengatasi tekanan endogen dan eksogen, mencegah ketidakstabilan kromosom dan mengekalkan keseimbangan sel.

Kegagalan sistem ini atau keseimbangan homeostatik berkaitan dengan mutasi genetik yang melibatkan gen yang mengekod protein dari jenis helicase; atas sebab ini mereka menjadi subjek kajian bioperubatan dan genetik.

Di bawah ini kita akan menyebutkan beberapa penyakit yang berkaitan dengan mutasi pada gen yang menyandikan DNA sebagai protein jenis helikase:

Sindrom Werner

Ia adalah penyakit genetik yang disebabkan oleh mutasi pada gen yang disebut WRN, yang menyandarkan helikase. Helicase mutan tidak berfungsi dengan baik dan menyebabkan sejumlah penyakit yang bersama-sama membentuk sindrom Werner.

Ciri utama mereka yang menderita patologi ini adalah penuaan pramatang mereka. Agar penyakit itu tersebar, gen mutan mesti diwarisi dari kedua ibu bapa; kejadiannya sangat rendah dan tidak ada rawatan untuk penyembuhannya.

Sindrom Bloom

Sindrom Bloom adalah penyakit genetik yang disebabkan oleh mutasi gen autosomal yang disebut BLM yang menyandikan protein helikase. Ia hanya berlaku bagi individu yang homozigot untuk watak itu (resesif).

Ciri utama penyakit yang jarang berlaku ini adalah hipersensitiviti terhadap cahaya matahari, yang menyebabkan lesi kulit pada ruam eritromatik. Masih belum ada penawar.

Sindrom Rothmund-Thomson

Ia juga dikenali sebagai poikiloderma atropik kongenital. Ini adalah patologi asal genetik yang sangat jarang berlaku: sehingga kini terdapat kurang daripada 300 kes yang dijelaskan di dunia.

Ia disebabkan oleh mutasi pada gen RECQ4, gen resesif autosom yang terletak pada kromosom 8.

Gejala atau keadaan sindrom ini termasuk katarak remaja, kelainan pada sistem rangka, depigmentasi, pelebaran kapilari, dan atrofi kulit (poikiloderma). Dalam beberapa kes, hipertiroidisme dan kekurangan pengeluaran testosteron mungkin berlaku.

Rujukan

1. RM Brosh (2013). Helikase DNA terlibat dalam pembaikan DNA dan peranannya dalam barah. Ulasan semula jadi Kanser.
2. Helicase. Dipulihkan dari nature.com.
3. Helicase. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Sindrom Rothmund-Thompson (kongenital atrophic poikiloderma) pada wanita hamil. Klinik dan Penyelidikan Ginekologi dan Obstetrik.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktur dan Mekanisme Helicases DNA SF1. Kemajuan dalam Perubatan Eksperimen dan Biologi.
6. Sindrom Bloom. Dipulihkan dari Medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). Struktur dan mekanisme Helicases dan Translocases Asid Nukleik. Kajian Tahunan Biokimia.