Elicasi

Passaggio 1 della replicazione del DNA, decompressione con l'elicasi. Fonte: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Cos'è l'elicasi?

IL Elicasi È un enzima che partecipa ai processi di duplicazione e riproduzione cellulare di organismi viventi, anche alla trascrizione, alla ricombinazione e alla riparazione del DNA, nonché alla biogenesi ribosomiale. È un enzima fondamentale per tutti questi processi.

La sua funzione più importante è quella di rompere i ponti idrogeno tra le basi di azoto degli acidi nucleici, consentendo così ad entrare e replicare altri enzimi e replicare la sequenza del DNA. È importante sottolineare che le elicasi sono praticamente onnipresenti, poiché sono presenti in virus, batteri e organismi eucariotici.

La prima di queste proteine ​​o enzimi è stato scoperto nel 1976 nei batteri Escherichia coli. Due anni dopo il primo elicasi fu scoperto in un organismo eucariotico, nelle piante di gigli.

Attualmente, le proteine ​​elicose sono state caratterizzate in tutti i regni naturali, compresi i virus, il che implica che è stata generata una grande conoscenza su questi enzimi idrolitici, le loro funzioni negli organismi e il loro ruolo meccanicistico.

Caratteristiche delle elicasas

• Le elicasi sono macromolecole biologiche o naturali che accelerano le reazioni chimiche (enzimi). Sono principalmente caratterizzati dalla separazione dei complessi chimici dall'adenosina tripospha (ATP) mediante idrolisi.
• Usano l'ATP per unirsi e rimodellare i complessi di acido deossiribonucleico (DNA) e acidi ribonucleici (RNA).

Tipi di elici

DNA elicasi

DNA dell'elicasi agisce nella replicazione del DNA e sono caratterizzati dalla separazione del DNA da doppie catene in catene semplici.

RNA elicasi

Questi enzimi agiscono nei processi metabolici dell'acido ribonucleico (RNA) e nella moltiplicazione, nella riproduzione o nella biogenesi ribosomiale.

L'RNA elicasi è anche la chiave nel processo di giunzione precedente dell'RNA Messenger (RNM) e l'inizio della sintesi proteica, dopo la trascrizione del DNA all'RNA nel nucleo cellulare.

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Tassonomia

Questi enzimi possono essere differenziati in base alla loro omologia nel sequenziamento degli aminoacidi del dominio centrale degli aminoacidi o per motivi di sequenziamento condivisi. Secondo la classificazione, questi sono raggruppati in 6 superfamilie (SF 1-6):

SF1

Gli enzimi di questa superfamiglia hanno una polarità di traslocazione da 3'-5 'o 5'-3' e non formano strutture anulari.

SF2

È noto come il gruppo più ampio di elicasi e lo compongono principalmente. Presentano una polarità di traslocazione di 3'-5 'con pochissime eccezioni.

Hanno nove motivi (inglese Motivi, che è tradotto come "elementi ricorrenti") di sequenze di aminoacidi altamente conservate e, come SF1, non formano strutture anulari.

SF3

Sono caratteristiche del virus elicoidale e hanno una polarità di traslocazione unica di 3-5 '. Hanno solo quattro motivi di sequenza altamente conservati e formano strutture o anelli anulari.

SF4

Sono stati descritti per la prima volta in batteri e batteriofagi. Sono un gruppo di elici replicanti o replicativi.

Hanno una polarità di traslocazione unica di 5'-3 'e hanno cinque motivi di sequenza altamente conservati. Questi elici sono caratterizzati perché formano anelli.

SF5

Sono proteine ​​del fattore Rho. Le elicasi della superfamiglia SF5 sono caratteristiche degli organismi di procario. Si pensa che siano strettamente correlati a SF4. Inoltre, hanno forme anulari e non annulari.

SF6

Sono proteine ​​apparentemente correlate alla superfamiglia SF3. Tuttavia, gli SF6 hanno una padronanza delle proteine ​​ATPASAS associate a varie attività cellulari (proteine ​​AAA) non presenti in SF3.

Struttura

Strutturalmente, tutte le elicasi hanno motivi di sequenza altamente conservati nella porzione anteriore della loro struttura primaria. Una porzione della molecola presenta una disposizione dei particolari aminoacidi che dipendono dalla funzione specifica di ciascuna elicasi.

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Le elicasi più strutturalmente studiate sono quelle della superfamiglia SF1. È noto che queste proteine ​​sono raggruppate in 2 domini molto simili per raccogliere proteine ​​multifunzionali e questi domini formano una tasca dell'Unione ATP tra di loro.

Le regioni conservate delle Nazioni Unite possono presentare domini specifici del tipo di riconoscimento del DNA, padronanza della posizione cellulare e proteina proteina.

Funzioni

DNA elicasi

• Le funzioni di queste proteine ​​dipendono da un'importante varietà di fattori, tra cui lo stress ambientale, il lignaggio cellulare, lo sfondo genetico e gli stadi del ciclo cellulare.
• È noto che il DNA elicotico SF1 svolge funzioni specifiche nella replica, nel trasferimento e nella ricombinazione del DNA.
• Separano le catene da una doppia elica del DNA e partecipano al mantenimento dei telomeri, alle riparazioni dovute alla rottura del doppio filamento e all'eliminazione delle proteine ​​associate agli acidi nucleici.

RNA elicasi

• Gli RNA helici sono fondamentali nella stragrande maggioranza dei processi metabolici dell'RNA ed è anche noto che partecipano alla rilevazione dell'RNA virale.
• Inoltre, agiscono nella risposta immunitaria antivirale, poiché rilevano estranei o fuori dal corpo (nei vertebrati).

Importanza medica

Le elicasi aiutano le cellule a superare lo stress endogeno ed esogeno, evitando l'instabilità cromosomica e mantenendo l'equilibrio cellulare.

L'incapacità di questo sistema o l'equilibrio omeostatico è correlato a mutazioni genetiche che coinvolgono geni che codificano le proteine ​​aritiche. Per questo motivo sono soggetti a studi biomedici e genetici.

Successivamente menzioneremo alcune delle malattie relative alle mutazioni nei geni che codificano il DNA come le proteine ​​di tipo elicasi:

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Sindrome di Werner

È una malattia genetica causata da una mutazione di un gene chiamato WRN, che codifica un'elicasi. Mutante Helosa non agisce correttamente e provoca una serie di malattie che, insieme, compongono la sindrome di Werner.

La caratteristica principale di coloro che soffrono di questa patologia è il suo invecchiamento prematuro. Per manifestare la malattia, il gene mutante deve essere ereditato da entrambi i genitori. La sua incidenza è molto bassa e non c'è trattamento per la sua cura.

Sindrome di Bloom

La sindrome di Bloom è un prodotto di malattia genetica della mutazione di un gene autosomico chiamato BLM che codifica una proteina Helicasa. Appare solo per gli individui omozigoti per quel personaggio (recessivo).

La caratteristica principale di questa malattia rara è l'ipersensibilità alla luce solare, che provoca lesioni cutanee eritromatose della pelle. Non c'è ancora alcuna cura.

Sindrome di Rothmund-Thomson

È anche noto come poiciquia atrofica congenita. È una patologia genetica molto rara: ad oggi ci sono meno di 300 casi descritti in tutto il mondo. 

Origi una mutazione del gene Recq4, una manifestazione autosomica e recessiva che si trova sul cromosoma 8.

I sintomi o le sofferenze di questa sindrome includono cataratta giovanile, anomalie nel sistema scheletrico, depigmentazione, dilazioni capillari e atrofia della pelle (Poiciquilodermia). In alcuni casi possono verificarsi ipertiroidismo e produzione di testosterone.

Riferimenti

1. Elicasi. Estratto dalla natura.com.
2. Sindrome di Bloom. Recuperato dalla medicina.Ufm.Edu.