nukleaser är enzymer vars funktion är att bryta ner nukleinsyror såsom ribonukleinsyra eller deoxiribonukleinsyra. Detta kallas fullständig eller partiell matsmältning av substratet.
Vad är nukleaser
Nukleaser är generellt ansvariga för nedbrytningen av nukleinsyror. Nukleinsyran kan brytas ned både från ändarna av nukleinsyramolekylerna och från dess centrum.
Det finns också så kallade restriktionsnukleaser, som endast skär ut nukleinsyrasekvenser från vissa regioner. Nukleaserna klassificeras enligt olika kriterier. Ett kriterium är typen av nukleinsyra (deoxiribonukleinsyra eller ribonukleinsyra). Ett annat kriterium avser den sekundära strukturen såsom dubbelsträng eller enkelsträng. Det är också viktigt för valet av kriterier om nedbrytningen sker från ändarna eller från mitten av molekylen. Nästa fråga är var attackplatsen är mellan 5 'och 3' positionerna i sockerfosfatstrukturen.
Rollen för den sekvensspecifika och ospecifika bassekvensen flyter också in i bestämningen av klassificeringskriterierna. Enligt dessa kriterier finns det olika klassificeringsklasser. Nukleaserna kan klassificeras i exonukleaser, endonukleaser, deoxiribonukleaser och ribonukleaser.
Funktion, effekt och uppgifter
Nukleasernas funktioner är olika. En viktig funktion är att klyva främmande DNA eller RNA både sekvensspecifikt och icke-specifikt. Endonukleaserna för restriktioner ansvarar för denna uppgift.
De delar nukleinsyrorna på vissa punkter bort från dess ändar. Antingen är liknande nukleinsyrasekvenser uppdelade eller ospecifika sekvenser uppstår. Endonukleaserna med restriktioner är en del av immunsystemet eftersom de bryter ned främmande nukleinsyror. Ospecifika nukleaser är ofta ansvariga för matsmältningen av nukleinsyror. Men de smälter också de döda cellens nukleinsyror under programmerad celldöd, apoptos. DNase, som förekommer särskilt i bukspottkörteln, levern, blodplättarna och blodplasma, spelar här en viktig roll.
MRNA påverkas av närvaron av RNaser. Den kontrollerade nedbrytningen av RNA styr regleringen av genuttryck. Exonukleaserna bryter ned de individuella DNA- eller RNA-molekylerna från ändarna. Nukleinsyrasekvensen är irrelevant här. Funktionen för dessa enzymer är att helt bryta ner nukleinsyrorna i motsvarande nukleotider. Nukleotiderna tjänar antingen som byggstenar för återuppbyggnad av nukleinsyror eller de bryts helt ned. I gentekniska processer används restriktionsnukleaser som molekylära skärverktyg för målinriktat avlägsnande av oönskade nukleinsyrasekvenser.
Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden
Skillnaden mellan DNaser och RNaser är ett särskilt viktigt differentieringskriterium. DNaser bryter ned DNA. Det finns både neutrala och sura DNaser. De neutrala DNaserna bildas särskilt i bukspottkörteln, levern, blodplasma och blodplättar. Där kontrollerar de uppdelningen av DNA som en del av apoptos.
Nedbrytningen av DNA med hjälp av neutralt DNas leder till bildandet av nukleosid'-5-fosfater. För att inte bryta ner det genetiska materialet ospecifikt bildar det neutrala DNas ett komplex med proteinaktinet. Detta komplex anses vara en lagringsform av nukleaset. Syra-DNas (DNase II) finns också i bukspottkörteln och blodplasma, men också i urin och bröstmjölk. Med hjälp av det sura DNaset delas DNA upp i nukleosid´-3-fosfater. RNaserna visar en större variation. Cirka 50 olika RNaser är kända hos människor, varav 9 är relaterade till sällsynta ärftliga sjukdomar.
RNaserna kan i sin tur delas upp i exoribonukleaser och endoribonukleaser, beroende på om RNA nedbryts i ändarna eller delas in i strängen. RNaserna har bland annat en viktig funktion i genreglering genom att specifikt begränsa livslängden för tRNA. De stöder också den skräddarsydda produktionen av nya RNA. Dessutom, som en del av immunsystemet, är de involverade i kampen mot invaderande viralt RNA. De viktigaste RNaserna inkluderar RNase A, RNase H, RNase P, RNase R och RNase D. RNase A delar specifikt RNA enligt en pyrimidinkvävebas såsom uracil eller cytosin. Det finns särskilt i svett och bryter ner virus där innan de kan tränga igenom organismen.
Det är därför det ofta kallas en miljömärkning. RNase H verkar ospecifikt i DNA-RNA-heteroduplexer, där det bryter ned RNA-fraktionen. Ett heteroduplex av RNA och DNA är en dubbelsträng som består av de två olika typerna av nukleinsyror. RNase tar bort RNA-monomererna felaktigt inbyggda i DNA och ersätter dem med DNA-monomerer. RNase P avlägsnar föregångaren vid produktionen av tRNA. RNase R hjälper till att bryta ner bakteriellt mRNA och RNase D ansvarar för bearbetning av tRNA.
Sjukdomar och störningar
Nukleaser är enzymer vars brist eller funktionsfel kan leda till allvarliga fysiska klagomål. Som redan nämnts är nio RNaser associerade med mycket sällsynta ärftliga sjukdomar.
Till exempel, om RNase H är otillräckligt aktiv, inträffar mutationer, strängbrott och ackumulering av DNA-sekvenser i RNA. Det så kallade Aicardi-Goutières-syndrom utvecklas, vilket manifesterar sig i barnen som attacker av feber, kräkningar och svårigheter. Vissa spädbarn tappar lärda motoriska färdigheter igen efter några månader. Många patienter dör i tidig barndom. Orsaken till dessa symtom är inflammatoriska reaktioner som medieras av immunreaktioner mot de anrikade DNA-segmenten i RNA.
