Nucleases

Nucleases são enzimas cuja função é quebrar os ácidos nucléicos, como o ácido ribonucléico ou o ácido desoxirribonucléico. Isso é conhecido como digestão completa ou parcial do substrato.

O que são nucleases

As nucleases são geralmente responsáveis ​​pela degradação dos ácidos nucléicos. O ácido nucleico pode ser decomposto tanto nas extremidades das moléculas de ácido nucleico quanto em seu centro.

Existem também as chamadas nucleases de restrição, que eliminam as sequências de ácido nucleico apenas de certas regiões. As nucleases são classificadas de acordo com vários critérios. Um critério é o tipo de ácido nucléico (ácido desoxirribonucléico ou ácido ribonucléico). Outro critério diz respeito à estrutura secundária, como fita dupla ou fita simples. Também é importante para a seleção dos critérios se a degradação ocorre nas extremidades ou no meio da molécula. A próxima questão é onde o local de ataque está localizado entre os locais 5 'e 3' da estrutura açúcar-fosfato.

O papel da sequência de base específica e não específica da sequência também flui para a determinação dos critérios de classificação. De acordo com esses critérios, existem diferentes classes de classificação. As nucleases podem ser classificadas em exonucleases, endonucleases, desoxirribonucleases e ribonucleases.

Função, efeito e tarefas

As funções das nucleases são diversas. Uma função importante é clivar DNA ou RNA estranho tanto para sequência específica quanto inespecífico. As endonucleases de restrição são responsáveis ​​por esta tarefa.

Eles separam os ácidos nucléicos em certos pontos de suas extremidades. As sequências de ácido nucleico semelhantes são separadas ou surgem sequências inespecíficas. As endonucleases de restrição são parte do sistema imunológico porque decompõem ácidos nucléicos estranhos. As nucleases não específicas são frequentemente responsáveis ​​pela digestão dos ácidos nucléicos. No entanto, eles também digerem os ácidos nucléicos das células mortas durante a morte celular programada, apoptose. A DNase, que ocorre principalmente no pâncreas, fígado, plaquetas e plasma sanguíneo, desempenha um papel importante aqui.

O mRNA é influenciado pela presença de RNases. A quebra controlada de RNA controla a regulação da expressão gênica. As exonucleases quebram as moléculas individuais de DNA ou RNA a partir das extremidades. A sequência de ácido nucleico é irrelevante aqui. A função dessas enzimas é quebrar completamente os ácidos nucléicos nos nucleotídeos correspondentes. Os nucleotídeos servem como blocos de construção para a reconstrução dos ácidos nucléicos ou são decompostos inteiramente. Em processos de engenharia genética, nucleases de restrição são usadas como ferramentas de corte molecular para a remoção direcionada de sequências de ácido nucleico indesejadas.

Educação, ocorrência, propriedades e valores ideais

A distinção entre DNases e RNases é um critério de diferenciação particularmente importante. As DNases decompõem o DNA. Existem DNases neutras e ácidas. As DNases neutras são particularmente formadas no pâncreas, fígado, plasma sanguíneo e plaquetas. Lá eles controlam a quebra do DNA como parte da apoptose.

A degradação do DNA por meio da DNase neutra leva à formação de nucleosídeo'-5-fosfatos. Para não quebrar o material genético de forma inespecífica, a DNase neutra forma um complexo com a proteína actina. Este complexo é considerado uma forma de armazenamento da nuclease. A DNase ácida (DNase II) também está presente no pâncreas e no plasma sanguíneo, mas também na urina e no leite materno. Com a ajuda da DNase ácida, o DNA é dividido em 3-fosfatos de nucleosídeo. Os RNases apresentam uma variedade maior. Cerca de 50 RNases diferentes são conhecidas em humanos, 9 das quais estão relacionadas a doenças hereditárias raras.

As RNases podem, por sua vez, ser divididas em exoribonucleases e endoribonucleases, dependendo se o RNA é degradado nas extremidades ou dividido dentro da fita. Entre outras coisas, as RNases têm uma função importante na regulação do gene, limitando especificamente o tempo de vida do tRNA. Eles também apóiam a produção sob medida de novo RNA. Além disso, como parte do sistema imunológico, eles estão envolvidos na luta contra a invasão do RNA viral. As RNases mais importantes incluem RNase A, RNase H, RNase P, RNase R e RNase D. RNase A divide especificamente o RNA de acordo com uma base de nitrogênio pirimidina, como uracila ou citosina. É particularmente encontrado no suor e quebra os vírus antes que eles possam penetrar no organismo.

É por isso que muitas vezes é referido como uma nuclease ambiental. A RNase H atua inespecificamente em heteroduplexes DNA-RNA, onde quebra a fração de RNA. Um heteroduplex de RNA e DNA é uma fita dupla composta por dois tipos diferentes de ácidos nucléicos. A RNase remove os monômeros de RNA erroneamente incorporados ao DNA e os substitui por monômeros de DNA. RNase P remove o precursor na produção de tRNA. RNase R ajuda a quebrar o mRNA bacteriano e RNase D é responsável pelo processamento do tRNA.

Doenças e distúrbios

Nucleases são enzimas cuja falta ou mau funcionamento pode levar a problemas físicos graves. Como já mencionado, nove RNases estão associadas a doenças hereditárias muito raras.

Por exemplo, se a RNase H for insuficientemente ativa, ocorrem mutações, quebras de fita e o acúmulo de sequências de DNA no RNA. Desenvolve-se a chamada síndrome de Aicardi-Goutières, que se manifesta nas crianças como acessos de febre, vômitos e inquietação. Alguns bebês perdem suas habilidades motoras após alguns meses. Muitos pacientes morrem na primeira infância. A causa desses sintomas são reações inflamatórias mediadas por reações imunológicas aos segmentos de DNA enriquecidos no RNA.