Nukleaser er enzymer hvis funksjon er å degradere nukleinsyrer slik som ribonukleinsyre or deoksyribonukleinsyre. Dette blir referert til som fullstendig eller delvis fordøyelse av underlaget.
Hva er nukleaser?
Nukleaser er generelt ansvarlige for nedbrytningen av nukleinsyrer. I denne prosessen kan nukleinsyren nedbrytes fra endene av nukleinsyren molekyler så vel som fra midten. Det er også såkalte restriksjonsnukleaser, som bare kutter nukleinsyresekvenser fra visse regioner. Nukleaser klassifiseres etter ulike kriterier. Et kriterium er typen nukleinsyre (deoksyribonukleinsyre or ribonukleinsyre). Et annet kriterium gjelder sekundærstrukturen, for eksempel dobbeltstreng eller enkeltstreng. Det er også viktig for valg av kriterier om nedbrytningen skjer fra endene eller fra midten av molekylet. Det neste spørsmålet er hvor angrepsstedet befinner seg mellom 5 ′ stedet og 3 ′ området av sukker-fosfat stillas. Rollen til sekvensspesifikk og ikke-spesifikk basesekvens inngår også i bestemmelsen av klassifiseringskriteriene. I henhold til disse kriteriene resulterer forskjellige klassifiseringsklasser. Dermed kan nukleaser klassifiseres i eksonukleaser, endonukleaser, deoksyribonukleaser og ribonukleaser.
Funksjon, handling og oppgaver
Funksjonene til nukleaser er forskjellige. En viktig funksjon er å spalte fremmed DNA eller RNA både på en sekvensspesifikk og ikke-spesifikk måte. Begrensningsendonukleaser er ansvarlige for denne oppgaven. De klyver nukleinsyrer på bestemte steder borte fra endene. I prosessen spaltes enten lignende nukleinsyresekvenser eller produseres ikke-spesifikke sekvenser. Begrensningen endonukleaser er en del av immunsystem, når de nedbryter fremmed nukleins syrer. Ikke-spesifikke nukleaser er ofte ansvarlige for å fordøye nukleins syrer. Imidlertid fordøyer de også kjernen syrer av døde celler under programmert celledød, apoptose. DNase, som er spesielt rikelig i bukspyttkjertelen, leveren, blodplater og blod plasma, spiller en viktig rolle i denne prosessen. MRNA er påvirket av tilstedeværelsen av RNaser. Den kontrollerte nedbrytningen av RNA styrer reguleringen av gen uttrykk. Eksonukleasene nedbryter individuelt DNA eller RNA molekyler fra endene. Her er nukleinsyresekvensen irrelevant. Funksjonen til disse enzymer er å fullstendig nedbryte nukleinsyrene til de tilsvarende nukleotidene. I prosessen tjener nukleotidene enten igjen som byggesteiner for fornyet konstruksjon av nukleinsyrer, eller de blir fullstendig nedbrutt. I genteknologi prosedyrer brukes restriksjonsnukleaser som molekylære skjæreverktøy for målrettet fjerning av uønskede nukleinsyresekvenser.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Skillet mellom DNaser og RNaser er et spesielt viktig skillekriterium. DNaser nedbryter DNA. Det er både nøytrale og sure DNaser. De nøytrale DNasene produseres spesielt i bukspyttkjertelen, leveren, blod plasma og blodplater. Der kontrollerer de nedbrytningen av DNA i løpet av apoptose. Nedbrytningen av DNA ved nøytral DNase fører til dannelsen av nukleosid'-5 fosfater. For å ikke nedbryte genetisk materiale uspesifikt, danner nøytral DNase et kompleks med proteinaktinet. Dette komplekset anses å være lagringsformen for nukleasen. Syre DNase (DNase II) er også tilstede i bukspyttkjertelen og blod plasma, men også i urin og morsmelk. Ved hjelp av syre DNase spaltes DNA i nukleosid'-3 fosfater. RNaser viser et større mangfold. Hos mennesker er omtrent 50 forskjellige RNaser kjent, hvorav 9 er assosiert med sjeldne arvelige sykdommer. RNases kan i sin tur deles inn i exoribonukleaser og endoribonukleaser, avhengig av om RNA blir nedbrutt fra endene eller spaltet i strengen. Blant andre funksjoner spiller RNases en viktig rolle i gen regulering ved spesifikt å begrense levetiden til tRNA. De hjelper også til med produksjon av nytt RNA på en nøyaktig passende måte. Videre, som en komponent i immunsystem, de er involvert i bekjempelse av invaderende viralt RNA. De viktigste RNasene inkluderer RNase A, RNase H, RNase P, RNase R og RNase D. RNase A spalter spesifikt RNA i henhold til et pyrimidin nitrogen base som uracil eller cytosin. Den er spesielt tilstede i svette, der den brytes ned virus før de kan komme inn i organismen. Av denne grunn blir det ofte referert til som en miljønuklease. RNase H virker ikke-spesifikt på DNA-RNA heteroduplekser og nedbryter RNA-delen. En heterodupleks av RNA og DNA er en dobbel streng sammensatt av de to forskjellige typene av nukleinsyrer. RNase fjerner RNA-monomerer som feilaktig er innlemmet i DNA og erstatter dem med DNA-monomerer. RNase P fjerner forløperen i produksjonen av tRNA. RNase R hjelper med å nedbryte bakteriell mRNA, og RNase D er delvis ansvarlig for behandling av tRNA.
Sykdommer og lidelser
Nukleaser er enzymer hvis fravær eller funksjonsfeil kan oppstå føre til alvorlige fysiske plager. Som nevnt tidligere er ni RNaser assosiert med svært sjeldne arvelige sykdommer. For eksempel fører utilstrekkelig aktivitet av RNase H til mutasjoner, strengbrudd og akkumulering av DNA-sekvenser i RNA. Dette resulterer i det såkalte Aicardi-Goutières syndromet, som allerede manifesterer seg hos spedbarn i feberepisoder, oppkast og fidgetiness. Hos noen spedbarn går lærte motoriske ferdigheter tapt igjen etter noen måneder. Mange pasienter dør tidlig barndom. Disse symptomene er forårsaket av inflammatoriske reaksjoner formidlet av immunresponser på de anrikede DNA-segmentene i RNA.
