Czy helikaza jest enzymem? 9 faktów (przeczytaj najpierw!)

by

Sufiks -aza dodaje się na końcu enzymu w zależności od nazwy substratu. Poznajmy kilka faktów na temat enzymatycznej natury helikazy.

Helikaza jest enzymem niezbędnym do metabolizmu kwasu nukleinowego, takiego jak replikacja, transkrypcja, translacja, naprawa i rekombinacja. Istnieją głównie dwa rodzaje helikazy, helikazy DNA i RNA.

Są jednym z grupy enzymów hydrolizujących. Ponieważ enzym helikazy rozbija helisę DNA, nazywa się ją helikazą.

Zobaczmy, czym jest helikaza enzymatyczna, gdzie się znajdują, jak są wytwarzane i wiele innych powiązanych pytań w tym artykule.

Czym są enzymy helikazy?

Wszystkie enzymy są białkami i wszystkie enzymy są podzielone na różne klasy zgodnie z ich rolą. Poznajmy bliżej enzym helikazy.

Helikaza to duża grupa enzymów należących do klasy hydrolaz, które powodują rozszczepienie substratu. Są to zasadniczo białka motoryczne, które poruszają się jednokierunkowo podczas procesu replikacji. Pomagają w oddzieleniu dwuniciowego DNA w celu zainicjowania procesu replikacji.

Dostęp do cytoplazmy komórek zwierzęcych można uzyskać za pomocą klasy silników molekularnych znanych jako białka motoryczne lub enzymy helikazy. Hydrolizując ATP, przekształcają energię chemiczną w pracę mechaniczną.

Gdzie znajdują się enzymy helikazy?

Wszystkie eukarionty zawierają enzym helikazy odpowiedzialny za różne reakcje metaboliczne. Poznajmy dokładną lokalizację enzymu helikazy.

Enzymy helikazy znajdują się specyficznie w regionie jądrowym komórki. W roślinach helikazy znajdują się w chloroplastach, jądrach i mitochondriach. Wewnątrz jądra helikazy znajdują się na chromosomie X.

Funkcje enzymu helikazy

Helikaza jest jednym z ważnych enzymów wykorzystywanych w szlaku metabolicznym. Dowiedzmy się więcej o jego funkcjach.

Niektóre z ważnych funkcji enzymów helikazy podano poniżej:

  • Wykorzystując siłę hydrolizy ATP, która charakteryzuje się zerwaniem wiązań wodorowych między przyłączonymi zasadami nukleotydów, helikazy są często wykorzystywane do oddzielania nici podwójnej helisy DNA lub samozgrzewanej cząsteczki RNA.
  • Pomagają również w ułatwianiu homologicznej rekombinacji DNA i eliminowaniu białek związanych z kwasami nukleinowymi.
  • Helikazy ułatwiają RNA przechodzenie przez procesy metaboliczne, takie jak translacja, transkrypcja, biogeneza rybosomów, splicing RNA, transport, edycja i rozpad.
  • Każda helikaza porusza się stopniowo wzdłuż pojedynczej nici kwasu nukleinowego dupleksu z kierunkowością, która jest unikalna dla tego enzymu.
  • Helikazy mogą działać znacznie szybciej in vivo niż in vitro, ponieważ białka pomocnicze pomagają w destabilizacji połączenia widełek. 
  • Wszystkie procesy związane z RNA, w tym transkrypcja, splicing i translacja, obejmują helikazy RNA, które są odpowiedzialne za modyfikację kształtu cząsteczek RNA.
  • Wszystkie helikazy mają motywy sekwencji (wzór sekwencji nukleotydów i aminokwasów) wewnątrz ich struktury rdzenia, które są ważne w wiązaniu ATP, hydrolizie ATP i translokacji wzdłuż substratu kwasu nukleinowego.
  • Helikazy RNA odgrywają kluczową rolę w rozpoznawaniu RNA wirionów.

Struktura enzymów helikazy

W organizmach eukariotycznych obecne są różne typy enzymów helikazy, w zależności od ich struktury i funkcji. Przyjrzyjmy się bliżej ich strukturze.

Helikaza ma zwykle strukturę heksameryczną w kształcie pierścienia. Pierwotna struktura helikazy DNA składa się z 3 polimerów z czternastoma długimi łańcuchami reszt aminokwasowych. Sześć identycznych podjednostek jest ułożonych heksagonalnie w helikazie DNA ujawnionej w strukturze krystalicznej bakteriofaga T7.

Niespodziewanie pierścień nie jest sześciokrotnie symetryczny, a raczej mocno skompresowany. Z wyjątkiem helikazy eukariotycznej minichromosomalnej (MCM), wszystkie helikazy mają charakterystyczną strukturę pierścieniową i są homoheksamerami. Dwanaście znanych helikaz działa głównie w transkrypcji, rekombinacji i replikacja DNA.

Jakim rodzajem enzymu jest helikaza?

Wszystkie enzymy mają charakter białkowy. Zbadajmy, czym jest helikaza enzymatyczna.

Enzymy helikazowe to enzymy należące do klasy hydrolaz i podklasy translokaz. Złożone zwijanie się cząsteczki DNA w chromosomach sprawia, że ​​jej rozwijanie jest trudnym zadaniem. Wykorzystując hydrolizę ATP jako źródło energii, enzymy helikazy pomagają w rozwikłaniu podwójnej helisy.

Co jest ważne w enzymach helikazy?

Enzym helikazy odgrywa kluczową rolę podczas replikacji DNA. Odkryjmy znaczenie enzymów helikazy.

Enzym helikazy jest ważny ze względu na specyficzność substratową. Specyficzność substratu może być określona przez kierunek, w którym porusza się on na cząsteczce. Helikaza zwykle porusza się po cząsteczce kwasu nukleinowego w sposób jednokierunkowy, który może być 5′-3′ lub 3′-5′.

Kierunkowość helikazy jest określona przez biegunowość nici, do której jest przymocowana. Na przykład helikazy 5′3′ bardzo skutecznie przyczepiają się do podłoży z nawisem 5′, ale bardzo słabo do tych z nawisem 3′ ssDNA. 

Jak i kiedy powstają enzymy helikazy?

Enzymy helikazy to w zasadzie fałdowania białek. Zbadajmy, jak i kiedy powstają enzymy helikazy.

Helikazy są utworzone z 464 reszt aminokwasowych zawierających długołańcuchową strukturę pierwszorzędową. Podczas replikacji łańcuchy boczne aminokwasów oddziałują ze sobą i wytwarzają trzeciorzędową strukturę helikaz, która jest funkcjonalna.

Helikazy DNA rozwijają DNA w miejscach znanych jako początek replikacji lub ori podczas replikacji DNA, gdzie rozpocznie się synteza. Widelec replikacyjny, nazwany tak, ponieważ dwie nici DNA wydają się rozwidlone, gdy są rozpinane, jest strukturą, która powstaje, gdy helikaza DNA rozwija DNA.

Jakie są trzy modele podane dla rozwijania DNA przez helikazy enzymatyczne?

Mechanizmy jednokierunkowej translokacji i rozdziału par zasad pomagają w katalitycznym rozwijaniu długich segmentów DNA. Przyjrzyjmy się trzem modelom rozwijania DNA.

Zaproponowano trzy ogólne modele zgodnie z interakcją helikazy z helisą DNA. To są :

  1. Model klinowy
  2. Model skrętny i
  3. Model destabilizujący helisę.

Model klina

W modelu klina helikaza wiąże się z regionem rozwijającym się i jest ściśle związana z jedną nicią DNA. Druga nić nie oddziałuje specyficznie z helikazą.

Model skrętny

W modelu skrętnym helikaza heksameru sprzęga się z obydwoma pasmami, jedna nić jest ściśle związana z miejscem kanału, podczas gdy druga nić oddziałuje również z zewnętrznym obszarem heksameru, który generuje moment obrotowy i obraca obie nici.

Model destabilizujący Helix

W modelu destabilizującym helisę heksamer oddziałuje z jedną z rozdzielonych nici w kanale centralnym, a także oddziałuje z dsDNA na zewnętrznych częściach heksameru. Region dupleksu jest topiony przez helikazę i przemieszcza się jednokierunkowo wzdłuż DNA w kanale centralnym.

.

czy helikaza jest enzymem?
Trzy proponowane modele rozwijania DNA przez enzym helikazy

Klasyfikacja helikaz

W zależności od funkcji helikazy dzieli się na wiele typów. Dowiedzmy się, na jakiej podstawie klasyfikowane są enzymy helikazy.

Enzymy helikazy rozróżnia się na podstawie budowy pierścienia, rodzaju helisy i polarności.

Klasyfikacja enzymów helikazy jest szczegółowo opisana poniżej:

Sklasyfikowane na podstawie tworzenia struktury pierścieniowej

Helikazy enzymatyczne są podzielone na sześć nadrodzin (SF). Helikazy, które nie tworzą struktury pierścieniowej, są klasyfikowane do SF 1 i SF 2. Te, które tworzą strukturę pierścieniową, są klasyfikowane do SF3-SF6.

Sklasyfikowane na podstawie rodzaju helisy

Helikazy są również klasyfikowane jako helikazy α i β w zależności od typu helisy, która ma być przez nie katalizowana. Helikazy α na ogół oddziałują z jednoniciowym DNA, podczas gdy helikaza β oddziałuje z dwuniciowym DNA.

Sklasyfikowane na podstawie polaryzacji

Kolejna klasyfikacja helikaz opiera się na polarności, ponieważ działają one w jednym kierunku wraz z kwasem nukleinowym. Polaryzacja translokacji jest dwojakiego rodzaju: Typ A działa w polaryzacji 3'-5', podczas gdy Typ B działa dobrze w polaryzacji 5'-3'.

Wnioski

Podsumowując ten post, dochodzimy do wniosku, że helikaza jest enzymem należącym do klasy hydrolaz. Enzym helikazy pomaga w rozerwaniu wiązań wodorowych kwasów nukleinowych, aby rozdzielić je w celu replikacji DNA. Oprócz tej funkcji helikazy biorą również udział w różnych szlakach metabolicznych, takich jak naprawa i rekombinacja DNA.

Przeczytaj także: