Das Exonukleasen Sie sind eine Art von Nukleasen, die Nukleinsäuren an einem ihrer freien Enden verdauen - entweder am 3 'oder am 5'. Das Ergebnis ist eine fortschreitende Verdauung des genetischen Materials, wobei die Nukleotide nacheinander freigesetzt werden. Das Gegenstück zu diesen Enzymen sind Endonukleasen, die Nukleinsäuren in inneren Abschnitten der Kette hydrolysieren..
Diese Enzyme wirken durch Hydrolyse der Phosphodiesterbindungen der Nukleotidkette. Sie sind an der Aufrechterhaltung der Stabilität des Genoms und an verschiedenen Aspekten des Zellstoffwechsels beteiligt.
Insbesondere finden wir sowohl in prokaryotischen als auch in eukaryotischen Linien verschiedene Arten von Exonukleasen, die an der DNA-Replikation und -Reparatur sowie an der Reifung und dem Abbau von RNA beteiligt sind..
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Exonukleasen sind eine Art von Nukleasen, die die Phosphodiesterbindungen von Nukleinsäureketten an einem ihrer Enden, entweder 3 'oder 5', progressiv hydrolysieren..
Eine Phosphodiesterbindung wird durch die kovalente Bindung zwischen einer am 3'-Kohlenstoff befindlichen Hydroxylgruppe und einer am 5'-Kohlenstoff befindlichen Phosphatgruppe gebildet. Die Vereinigung beider chemischer Gruppen führt zu einer Doppelbindung vom Estertyp. Die Funktion von Exonukleasen - und Nukleasen im Allgemeinen - besteht darin, diese chemischen Bindungen aufzubrechen.
Es gibt eine Vielzahl von Exonukleasen. Diese Enzyme können je nach Art der Nuklease DNA oder RNA als Substrat verwenden. In gleicher Weise kann das Molekül im Einzel- oder Doppelband vorliegen.
Einer der kritischen Aspekte für die Aufrechterhaltung des Lebens eines Organismus unter optimalen Bedingungen ist die Stabilität des Genoms. Glücklicherweise verfügt das genetische Material über eine Reihe sehr wirksamer Mechanismen, die es ermöglichen, es im Falle einer Beeinträchtigung zu reparieren..
Diese Mechanismen erfordern das kontrollierte Aufbrechen von Phosphodiesterbindungen, und wie erwähnt sind Nukleasen die Enzyme, die diese lebenswichtige Funktion erfüllen..
Polymerasen sind Enzyme, die sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten vorhanden sind und an der Synthese von Nukleinsäuren beteiligt sind. In Bakterien wurden drei Typen charakterisiert und in Eukaryoten fünf. In diesen Enzymen ist Exonukleaseaktivität notwendig, um ihre Funktionen zu erfüllen. Als nächstes werden wir sehen, wie sie es machen.
In Bakterien haben alle drei Polymerasen eine Exonukleaseaktivität. Polymerase I hat Aktivität in zwei Richtungen: 5'-3 'und 3'-5', während II und III nur Aktivität in der 3'-5'-Richtung zeigen.
Die 5'-3'-Aktivität ermöglicht es dem Enzym, das zu entfernen zuerst von RNA, hinzugefügt durch ein Enzym namens Primase. Anschließend wird die erzeugte Lücke mit neu synthetisierten Nukleotiden gefüllt..
Das zuerst Es ist ein Molekül aus wenigen Nukleotiden, mit dem die DNA-Polymeraseaktivität beginnen kann. Es ist also immer beim Replikationsereignis vorhanden.
Falls die DNA-Polymerase ein nicht korrespondierendes Nukleotid hinzufügt, kann sie es dank der Aktivität der Exonuklease korrigieren.
Die fünf Polymerasen in diesen Organismen werden mit griechischen Buchstaben bezeichnet. Nur Gamma, Delta und Epsilon zeigen Exonukleaseaktivität, alle in 3'-5'-Richtung.
Die Gamma-DNA-Polymerase hängt mit der Replikation mitochondrialer DNA zusammen, während die beiden verbleibenden an der Replikation des im Kern befindlichen genetischen Materials und dessen Reparatur beteiligt sind..
Exonukleasen sind Schlüsselenzyme bei der Eliminierung bestimmter Nukleinsäuremoleküle, die vom Körper nicht mehr benötigt werden..
In einigen Fällen muss die Zelle verhindern, dass die Wirkung dieser Enzyme die zu konservierenden Nukleinsäuren beeinflusst.
Zum Beispiel wird der Messenger-RNA eine "Kappe" hinzugefügt. Dies besteht aus der Methylierung eines terminalen Guanins und zweier Riboseeinheiten. Es wird angenommen, dass die Funktion der Kappe der Schutz der DNA gegen die Wirkung von 5'-Exonuklease ist.
Eine der wesentlichen Exonukleasen zur Aufrechterhaltung der genetischen Stabilität ist die humane Exonuklease I, abgekürzt als hExo1. Dieses Enzym befindet sich in verschiedenen DNA-Reparaturwegen. Es ist relevant für die Wartung von Telomeren.
Diese Exonuklease ermöglicht die Reparatur der Lücken in beiden Ketten, die, wenn sie nicht repariert werden, zu chromosomalen Umlagerungen oder Deletionen führen können, die zu einem Patienten mit Krebs oder vorzeitigem Altern führen.
Einige Exonukleasen werden kommerziell verwendet. Zum Beispiel Exonuklease I, die den Abbau von ermöglicht Grundierungen in Einzelbande (kann Doppelbandsubstrate nicht abbauen), Exonuklease III wird für die ortsgerichtete Mutagenese verwendet und Lambda-Exonuklease kann zur Entfernung eines Nukleotids verwendet werden, das sich am 5'-Ende einer Doppelband-DNA befindet.
Historisch gesehen waren Exonukleasen bestimmende Elemente bei der Aufklärung der Art der Bindungen, die die Bausteine der Nukleinsäuren zusammenhielten: Nukleotide..
Darüber hinaus war in einigen alten Sequenzierungstechniken die Wirkung von Exonukleasen mit der Verwendung von Massenspektrometrie gekoppelt..
Da das Produkt der Exonuklease die fortschreitende Freisetzung von Oligonukleotiden ist, stellte es ein bequemes Werkzeug für die Sequenzanalyse dar. Obwohl die Methode nicht sehr gut funktionierte, war sie für kurze Sequenzen nützlich.
Auf diese Weise werden Exonukleasen im Labor als sehr flexible und unschätzbare Werkzeuge zur Manipulation von Nukleinsäuren angesehen..
Exonukleasen haben eine extrem unterschiedliche Struktur, so dass es nicht möglich ist, ihre Eigenschaften zu verallgemeinern. Dasselbe kann für die verschiedenen Arten von Nukleasen extrapoliert werden, die wir in lebenden Organismen finden. Daher werden wir die Struktur eines bestimmten Enzyms beschreiben.
Exonuklease I (ExoI) aus dem Modellorganismus Escherichia coli Es ist ein monomeres Enzym, das an der Rekombination und Reparatur von genetischem Material beteiligt ist. Dank der Anwendung kristallographischer Techniken wurde seine Struktur veranschaulicht.
Zusätzlich zur Exonuklease-Domäne der Polymerase enthält das Enzym andere Domänen, die als SH3 bezeichnet werden. Die drei Regionen bilden zusammen eine Art C, obwohl einige Segmente das Enzym einem O ähnlich sehen lassen.
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