Características, estrutura e funções da exonuclease

As exonucleas São um tipo de nucleas que digeram os ácidos nucleicos por uma de suas extremidades livres - 3 'ou 5'. O resultado é uma digestão progressiva do material genético, liberando nucleotídeos um por um. A contraparte dessas enzimas são endonucleases, que hidrolisam os ácidos nucleicos em seções internas da cadeia.

Essas enzimas agem através da hidrólise das ligações fosfodiésterstres da cadeia nucleotídica. Eles participam da manutenção da estabilidade do genoma e de vários aspectos do metabolismo celular.

Fonte: Christopherrussell [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]]

Especificamente, tanto nas linhagens ProKaryot quanto eucarióticas, encontramos diferentes tipos de exonucleases que participam da replicação e reparo do DNA e na maturação e degradação do RNA.

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Caracteristicas

As exonucleases são um tipo de nucleas que hidrolisam as ligações de fosfodiéster das cadeias de ácido nucleico progressivamente por qualquer uma de suas extremidades, os 3 'ou 5'.

Uma ligação fosfodiéster é formada pela junção covalente entre um grupo hidroxila localizado no carbono 3 'e um grupo fosfato localizado no carbono 5'. A união entre os dois grupos químicos se traduz em uma ligação dupla do tipo éster. A função das exonucleases - e das nucleas em geral - é quebrar esses links químicos.

Há uma grande variedade de exonucleases. Essas enzimas podem usar DNA ou RNA como substrato, dependendo do tipo de nuclease. Da mesma forma, a molécula pode estar em banda simples ou dupla.

Funções

Um dos aspectos críticos para manter a vida de um organismo em condições ideais é a estabilidade do genoma. Felizmente, o material genético tem uma série de mecanismos muito eficazes que permitem seu reparo, em caso de ser afetado.

Esses mecanismos requerem a quebra controlada de ligações fosfodiésters e, como mencionamos, as nucleas são as enzimas que cumprem essa função vital.

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As polimerases são enzimas presentes em eucariotos e procariontes que participam da síntese de ácidos nucleicos. Nas bactérias, três tipos foram caracterizados e nos eucariotos cinco. Nessas enzimas, a atividade das exonucleases é necessária para cumprir suas funções. Em seguida, veremos como eles fazem isso.

Atividade exonuclease em bactérias

Nas bactérias, as três polimerase têm atividade de exonuclease. Polimerase I tem atividade em duas direções: 5'-3 'e 3'-5', enquanto o II e III apenas apresentam atividade no sentido 3'-5 '.

Atividade 5'-3 'permite que a enzima retire o primeiro de RNA, adicionado por uma enzima chamada prima. Posteriormente, a lacuna criada será preenchida com nucleotídeos recém -sintetizados.

Ele primeiro É uma molécula formada por alguns nucleotídeos que nos permite iniciar a atividade da DNA polimerase. Então você sempre estará presente no evento de replicação.

No caso de a polimerase de DNA adicionar um nucleotídeo que não corresponde, pode corrigi -lo graças à atividade da exonuclease.

Atividade exonuclease em eucariotos

As cinco polimerases nesses organismos são denotadas usando letras gregas. Apenas gama, delta e epsilon apresentam atividade de exonuclease, tudo na direção 3'-5 '.

O DNA da gama polimerase está relacionado à replicação do DNA mitocondrial, enquanto os dois restantes participam da replicação do material genético localizado no núcleo e no reparo do mesmo.

Degradação

Exonucleases são enzimas -chave na eliminação de certas moléculas de ácido nucleico que não são mais necessárias para o corpo.

Em alguns casos, a célula deve impedir que a ação dessas enzimas afete os ácidos nucleicos que devem ser preservados.

Por exemplo, um "capuz" é adicionado no RNA do mensageiro. Isso consiste na metilação de uma guanina terminal e duas unidades de ribosa. Acredita -se que a função de Caperuza seja a proteção do DNA contra a ação da exonuclease 5 '.

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Exemplos

Um dos ex -eCaseOsOs. Esta enzima está em diferentes rotas de reparo de DNA. É relevante para a manutenção de telômeros.

Essa exonuclease permite o arranjo das lacunas em ambas as cadeias, que, no caso de não ser reparado, podem levar a reescrita ou deleções cromossômicas que se traduzem em um paciente com câncer ou envelhecimento prematuro.

Formulários

Algumas exonucleas são para uso comercial. Por exemplo, a exonuclease I que permite a degradação de Primers in Banda simples (não pode degradar substratos de banda dupla), a exonuclease III é usada para mutagênese direcionada ao local e exonuclease Lambda pode ser usada para a remoção de um nucleotídeo localizado na extremidade 5 'de um DNA de banda dupla.

Historicamente, as exonucleases estavam determinando elementos no processo de elucidar a natureza dos vínculos que mantinham junto com os blocos estruturais de ácidos nucleicos: nucleotídeos.

Além disso, em algumas técnicas antigas de sequenciamento, a ação das exonucleases foi acoplada ao uso de espectrometria de massa.

Como o produto da exonuclease é a liberação progressiva de oligonucleotídeos, representou uma ferramenta conveniente para a análise da sequência. Embora o método não tenha funcionado muito bem, foi útil para sequências curtas.

Dessa maneira, as exonucleases são consideradas ferramentas muito flexíveis e inestimáveis ​​em laboratório para a manipulação de ácidos nucleicos.

Estrutura

As exonucleases têm uma estrutura extremamente variada; portanto, não é possível generalizar suas características. O mesmo pode ser extrapolado para os diferentes tipos de nucleas que encontramos em organismos vivos. Portanto, descreveremos a estrutura de uma enzima pontual.

Exonuclease I (EXOI) retirado do organismo modelo Escherichia coli É uma enzima monomérica, envolvida na recombinação e reparo de material genético. Graças à aplicação de técnicas cristalográficas, foi possível ilustrar sua estrutura.

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Além do domínio exonuclease da polimerase, a enzima inclui outros domínios chamados sh3. As três regiões são combinadas para que formem um tipo de C, embora alguns segmentos tornem a enzima semelhante a um ou.

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