- مميزات
- المميزات
- نشاط نوكلياز خارجي في البكتيريا
- نشاط نوكلياز خارجي في حقيقيات النوى
- انحلال
- أمثلة
- التطبيقات
- بناء
- المراجع
و نوكلياز خارجية هي نوع من nucleases الذي هضم الأحماض النووية من جانب واحد من غاياتهم حرة - إما 3 'أو 5. والنتيجة هي هضم تدريجي للمادة الجينية ، وإطلاق النيوكليوتيدات واحدة تلو الأخرى. نظير هذه الإنزيمات هو نوكليازات داخلية ، والتي تحلل الأحماض النووية في الأقسام الداخلية من السلسلة.
تعمل هذه الإنزيمات عن طريق التحلل المائي لروابط الفسفوديستر في سلسلة النيوكليوتيدات. يشاركون في الحفاظ على استقرار الجينوم وفي مختلف جوانب التمثيل الغذائي الخلوي.
المصدر: كريستوفرروسيل
على وجه التحديد ، في كل من سلالات بدائية النواة وحقيقية النواة ، نجد أنواعًا مختلفة من نوكليازات خارجية تشارك في تكرار وإصلاح الحمض النووي وفي نضوج الحمض النووي الريبي وتدهوره.
مميزات
نوكليازات خارجية هي نوع من نوكليازات تحلل روابط الفوسفوديستر في سلاسل الأحماض النووية تدريجياً في أحد نهاياتها ، إما 3 أو 5.
تتكون رابطة الفوسفوديستر من الرابطة التساهمية بين مجموعة الهيدروكسيل الموجودة في الكربون 3 'ومجموعة الفوسفات الموجودة في الكربون 5'. ينتج عن الاتحاد بين المجموعتين الكيميائيتين رابطة مزدوجة من نوع الإستر. وظيفة نوكليازات خارجية - و نوكليازات بشكل عام - هي كسر هذه الروابط الكيميائية.
هناك مجموعة كبيرة ومتنوعة من نوكليازات خارجية. يمكن لهذه الإنزيمات استخدام الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي كركيزة ، اعتمادًا على نوع نوكلياز. بالطريقة نفسها ، يمكن أن يكون الجزيء أحادي النطاق أو مزدوج النطاق.
المميزات
أحد الجوانب الحاسمة للحفاظ على حياة الكائن الحي في الظروف المثلى هو استقرار الجينوم. لحسن الحظ ، تحتوي المادة الوراثية على سلسلة من الآليات الفعالة للغاية التي تسمح بإصلاحها إذا تأثرت.
تتطلب هذه الآليات كسرًا محكومًا لروابط الفوسفوديستر ، وكما ذكرنا ، فإن نوكليازات هي الإنزيمات التي تؤدي هذه الوظيفة الحيوية.
البوليميرات هي إنزيمات موجودة في كل من حقيقيات النوى وبدائيات النوى التي تشارك في تخليق الأحماض النووية. في البكتيريا ، تم تمييز ثلاثة أنواع وفي حقيقيات النوى خمسة. في هذه الإنزيمات ، يكون نشاط نوكليازات خارجية ضروريًا لأداء وظائفها. بعد ذلك سنرى كيف يفعلون ذلك.
نشاط نوكلياز خارجي في البكتيريا
في البكتيريا ، جميع البوليميرات الثلاثة لها نشاط نوكلياز خارجي. يحتوي Polymerase I على نشاط في اتجاهين: 5'-3 'و 3'-5' ، بينما يظهر II و III نشاطًا فقط في الاتجاه 3'-5 '.
يسمح نشاط 5'-3 'للإنزيم بإزالة التمهيدي من الحمض النووي الريبي ، مضافًا بواسطة إنزيم يسمى primase. بعد ذلك ، سيتم سد الفجوة التي تم إنشاؤها باستخدام نيوكليوتيدات تم تصنيعها حديثًا.
الأول هو جزيء مكون من عدد قليل من النيوكليوتيدات التي تسمح ببدء نشاط بوليميريز الحمض النووي. لذلك سيكون دائمًا موجودًا في حدث النسخ المتماثل.
إذا أضاف بوليميراز الدنا نيوكليوتيد لا يتوافق ، فيمكنه تصحيحه بفضل نشاط نوكلياز خارجي.
نشاط نوكلياز خارجي في حقيقيات النوى
يشار إلى البوليميرات الخمسة في هذه الكائنات باستخدام الأحرف اليونانية. فقط جاما ودلتا وإبسيلون تظهر نشاط نوكلياز خارجي ، وكل ذلك في اتجاه 3'-5 '.
يرتبط جاما DNA polymerase بتكرار الحمض النووي للميتوكوندريا ، بينما يشارك الاثنان المتبقيان في تكرار المادة الجينية الموجودة في النواة وفي إصلاحها.
انحلال
نوكليازات خارجية هي إنزيمات رئيسية في إزالة بعض جزيئات الحمض النووي التي لم يعد يحتاجها الجسم.
في بعض الحالات ، يجب أن تمنع الخلية عمل هذه الإنزيمات من التأثير على الأحماض النووية التي يجب الحفاظ عليها.
على سبيل المثال ، يتم إضافة "غطاء" إلى الرسول RNA. يتكون هذا من مثيلة من وحدة جوانين الطرفية واثنين من وحدات الريبوز. يُعتقد أن وظيفة الغطاء هي حماية الحمض النووي ضد عمل 5 'نوكلياز خارجي.
أمثلة
أحد النيوكليازات الخارجية الأساسية للحفاظ على الاستقرار الجيني هو نوكلياز الإنسان الخارجي الأول ، والمختصر بـ hExo1. تم العثور على هذا الإنزيم في مسارات مختلفة لإصلاح الحمض النووي. إنه ذو صلة بصيانة التيلوميرات.
يسمح هذا نوكلياز خارجي بإصلاح الفجوات في كلتا السلسلتين ، والتي ، إذا لم يتم إصلاحها ، يمكن أن تؤدي إلى إعادة ترتيب الكروموسومات أو حذفها مما يؤدي إلى إصابة المريض بالسرطان أو الشيخوخة المبكرة.
التطبيقات
بعض نوكليازات خارجية في الاستخدام التجاري. على سبيل المثال ، نوكلياز خارجي I الذي يسمح بتدهور البادئات أحادية النطاق (لا يمكن أن تتحلل ركائز النطاق المزدوج) ، يستخدم نوكلياز خارجي III للطفرات الموجهة للموقع ويمكن استخدام نوكلياز لامدا لإزالة النيوكليوتيد الموجود في 5 'نهاية DNA مزدوج النطاق.
تاريخيًا ، كانت نوكليازات خارجية تحدد العناصر في عملية توضيح طبيعة الروابط التي جمعت معًا اللبنات الأساسية للأحماض النووية: النيوكليوتيدات.
علاوة على ذلك ، في بعض تقنيات التسلسل الأقدم ، اقترن عمل نوكليازات خارجية باستخدام مطياف الكتلة.
نظرًا لأن ناتج نوكلياز خارجي هو الإطلاق التدريجي لأوليغنوكليوتيدات ، فقد كان يمثل أداة ملائمة لتحليل التسلسل. على الرغم من أن الطريقة لم تعمل بشكل جيد ، إلا أنها كانت مفيدة للتسلسلات القصيرة.
بهذه الطريقة ، تعتبر نوكليازات خارجية أدوات مرنة للغاية ولا تقدر بثمن في المختبر لمعالجة الأحماض النووية.
بناء
تحتوي نوكليازات الأكسدة الخارجية على هيكل متنوع للغاية ، لذا لا يمكن تعميم خصائصها. يمكن استقراء نفس الشيء لأنواع مختلفة من نوكليازات التي نجدها في الكائنات الحية. لذلك ، سوف نصف هيكل إنزيم النقطة.
نوكلياز 1 (ExoI) مأخوذ من الكائن النموذجي Escherichia coli هو إنزيم أحادي يشارك في إعادة التركيب وإصلاح المادة الوراثية. بفضل تطبيق تقنيات التصوير البلوري ، تم توضيح هيكلها.
بالإضافة إلى مجال نوكلياز خارجي للبوليميراز ، يشتمل الإنزيم على مجالات أخرى تسمى SH3. تتحد المناطق الثلاث لتشكل نوعًا من C ، على الرغم من أن بعض الأجزاء تجعل الإنزيم يبدو مشابهًا لـ O.
المراجع
- براير ، واشنطن ، وماثيوز ، بي دبليو (2000). يقترح هيكل Escherichia coli exonuclease I كيفية تحقيق العملية. بيولوجيا الطبيعة الهيكلية والجزيئية ، 7 (12) ، 1125.
- براون ، ت. (2011). مقدمة في علم الوراثة: نهج جزيئي. علوم جارلاند.
- Davidson ، J. ، & Adams ، RLP (1980). الكيمياء الحيوية للأحماض النووية ديفيدسون. أنا عكس.
- Hsiao و YY و Duh و Y. و Chen و YP و Wang و YT و Yuan و HS (2012). كيف يقرر نوكلياز خارجي أين يتوقف عند تقليم الأحماض النووية: الهياكل البلورية لمجمعات RNase T. أبحاث الأحماض النووية، 40 (16) ، 8144-8154.
- خير ، ف ، وإيكرت ، كا (2002). التدقيق اللغوي 3 ′ → 5 نشاط نوكلياز خارجي لبوليميرات الحمض النووي: حاجز حركي لتخليق DNA translesion. بحوث الطفرات / الآليات الأساسية والجزيئية للطفرات ، 510 (1-2) ، 45-54.
- Kolodner، RD، & Marsischky، GT (1999). إصلاح عدم تطابق الحمض النووي حقيقية النواة. الرأي الحالي في علم الوراثة والتنمية ، 9 (1) ، 89-96.
- نيشينو ، ت. ، وموريكاوا ، ك. (2002). هيكل ووظيفة نوكليازات في إصلاح الحمض النووي: الشكل ، والتماسك ، وشفرة مقص الحمض النووي. الجين الورمي، 21 (58) ، 9022.
- Orans، J.، McSweeney، EA، Iyer، RR، Hast، MA، Hellinga، HW، Modrich، P.، & Beese، LS (2011). تشير هياكل مجمعات DNA 1 الخارجية للنيوكلياز البشري إلى آلية موحدة لعائلة نوكلياز. الخلية، 145 (2) ، 212-223.
- يانغ ، و. (2011). نوكليز: تنوع الهيكل والوظيفة والآلية. المراجعات ربع السنوية للفيزياء الحيوية ، 44 (1) ، 1-93.