Caratteristiche, struttura e funzioni di esonucleasi

IL esonucleas Sono un tipo di nuclea che digerisce gli acidi nucleici da una delle loro estremità libere - 3 'o 5'. Il risultato è una digestione progressiva del materiale genetico, rilasciando nucleotidi uno per uno. La controparte di questi enzimi sono endonucleasi, che idrolizzano gli acidi nucleici nelle sezioni interne della catena.

Questi enzimi agiscono attraverso l'idrolisi dei legami di fosfodié della catena nucleotidica. Partecipano al mantenimento della stabilità del genoma e diversi aspetti del metabolismo cellulare.

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In particolare, sia nei lignaggi prokaryot che eucariotici troviamo diversi tipi di esonucleasi che partecipano alla replicazione e alla riparazione del DNA e alla maturazione e alla degradazione dell'RNA.

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Caratteristiche

Le esonucleasi sono un tipo di nuclea che idrolizza i legami fosfoditister delle catene di acido nucleico progressivamente da una delle sue estremità, o 3 'o 5'.

Un legame di fosfodister è formato dalla giunzione covalente tra un gruppo idrossilico situato in carbonio 3 'e un gruppo di fosfato situato in carbonio 5'. L'unione tra i due gruppi chimici si traduce in un doppio legame del tipo estere. La funzione degli esonucleasi - e delle nuclea in generale - è quella di rompere questi collegamenti chimici.

C'è una vasta gamma di esonucleasi. Questi enzimi possono utilizzare il DNA o l'RNA come substrato, a seconda del tipo di nucleasi. Allo stesso modo, la molecola può essere in una banda semplice o doppia.

Funzioni

Uno degli aspetti critici per mantenere la vita di un organismo in condizioni ottimali è la stabilità del genoma. Fortunatamente, il materiale genetico ha una serie di meccanismi molto efficaci che consentono la sua riparazione, in caso di influenzare.

Questi meccanismi richiedono la rottura controllata dei legami di fosfodié e, come abbiamo detto, le nulea sono gli enzimi che svolgono questa funzione vitale.

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Le polimerasi sono enzimi presenti sia negli eucarioti che nei procarioti che partecipano alla sintesi di acidi nucleici. Nei batteri sono stati caratterizzati tre tipi e in eucarioti cinque. In questi enzimi l'attività degli esonucleasi è necessaria per svolgere le loro funzioni. Successivamente vedremo come lo fanno.

Attività di esonucleasi nei batteri

Nei batteri, le tre polimerasi hanno attività di esonucleasi. La polimerasi I ha attività in due direzioni: 5'-3 'e 3'-5', mentre i II e III presentano solo attività nel senso 3'-5 '.

Attività 5'-3 'consente all'enzima di ritirare il Primo di RNA, aggiunto da un enzima chiamato prima. Successivamente, il divario creato verrà riempito con nucleotidi appena sintetizzati.

Lui Primo È una molecola formata da alcuni nucleotidi che ci consente di iniziare l'attività della DNA polimerasi. Quindi sarai sempre presente all'evento di replica.

Nel caso in cui la DNA polimerasi aggiunga un nucleotide che non corrisponde, può correggerlo grazie all'attività dell'esonucleasi.

Attività di esonucleasi in eucarioti

Le cinque polimerasi in questi organismi sono indicate usando lettere greche. Solo Gamma, Delta ed Epsilon presentano attività di esonucleasi, tutte nella direzione 3'-5 '.

Il DNA gamma polimerasi è correlato alla replicazione del DNA mitocondriale, mentre i restanti due partecipano alla replicazione del materiale genetico situato nel nucleo e alla riparazione dello stesso.

Degradazione

Gli esonucleasi sono enzimi chiave nell'eliminazione di alcune molecole di acido nucleico che non sono più necessari per il corpo.

In alcuni casi, la cellula dovrebbe impedire all'azione di questi enzimi di influenzare gli acidi nucleici che dovrebbero essere preservati.

Ad esempio, un "cappuccio" viene aggiunto nell'RNA Messenger. Questo consiste nella metilazione di una guanina terminale e due unità di ribosa. Si ritiene che la funzione di Caperuza sia la protezione del DNA contro l'azione dell'esonucleasi 5 '.

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Esempi

Uno degli ex -ducaseousas. Questo enzima si trova in diversi percorsi di riparazione del DNA. È rilevante per il mantenimento dei telomeri.

Questo esonucleasi consente la disposizione delle lacune in entrambe le catene, che, in caso di non essere riparate, può portare a ristardi cromosomici o cancellazioni che si traducono in un paziente con cancro o invecchiamento prematuro.

Applicazioni

Alcuni esonuclea sono per uso commerciale. Ad esempio l'esonucleasi I che consente il degrado di Primer in Banda semplice (Impossibile degradare i substrati a doppia banda), l'esonucleasi III viene utilizzato per la mutagenesi diretta al sito e l'ex esonucleasi Lambda può essere utilizzato per la rimozione di un nucleotide situato all'estremità 5 '.

Storicamente, gli esonucleasi stavano determinando elementi nel processo di chiarimento della natura dei legami che si sono tenuti insieme ai blocchi strutturali degli acidi nucleici: nucleotidi.

Inoltre, in alcune vecchie tecniche di sequenziamento l'azione degli esonucleasi è stata accoppiata all'uso della spettrometria di massa.

Poiché il prodotto dell'esonucleasi è il rilascio progressivo di oligonucleotidi, rappresentava uno strumento conveniente per l'analisi della sequenza. Sebbene il metodo non funzionasse molto bene, è stato utile per brevi sequenze.

In questo modo, gli esonucleasi sono considerati strumenti molto flessibili e preziosi in laboratorio per la manipolazione degli acidi nucleici.

Struttura

Gli esonucleasi hanno una struttura estremamente varia, quindi non è possibile generalizzare le loro caratteristiche. Lo stesso può essere estrapolato per i diversi tipi di nucleas che troviamo negli organismi viventi. Pertanto, descriveremo la struttura di un enzima puntuale.

Esonucleasi I (exoi) tratto dall'organismo modello Escherichia coli È un enzima monomerico, coinvolto nella ricombinazione e nella riparazione del materiale genetico. Grazie all'applicazione di tecniche cristallografiche è stato possibile illustrare la sua struttura.

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Oltre al dominio di esonucleasi della polimerasi, l'enzima include altri domini chiamati SH3. Le tre regioni sono combinate in modo che formino una sorta di C, sebbene alcuni segmenti rendano l'enzima simile a uno o.

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