Helicase

Etapa 1 de replicação do DNA, descompressão com a helicase. Fonte: Christinelmiller, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

O que é helicase?

O Helicase É uma enzima que participa dos processos de duplicação e reprodução celular de organismos vivos, também na transcrição, recombinação e reparo do DNA, bem como na biogênese do ribossomo. É uma enzima fundamental para todos esses processos.

Sua função mais importante é quebrar as pontes de hidrogênio entre as bases de nitrogênio dos ácidos nucleicos, permitindo assim que outras enzimas entrem e replique a sequência de DNA. É importante enfatizar que as helicases são praticamente onipresentes, pois estão presentes em vírus, bactérias e organismos eucarióticos.

A primeira dessas proteínas ou enzimas foi descoberta em 1976 nas bactérias Escherichia coli. Dois anos depois, a primeira helicase foi descoberta em um organismo eucariótico, em plantas de lírios.

Atualmente, as proteínas helicose foram caracterizadas em todos os reinos naturais, incluindo vírus, o que implica que vasto conhecimento foi gerado sobre essas enzimas hidrolíticas, suas funções nos organismos e seu papel mecanicista.

Características de helicasas

• Helicases são macromoléculas biológicas ou naturais que aceleram reações químicas (enzimas). Eles são caracterizados principalmente pela separação de complexos químicos do triifosfato de adenosina (ATP) por meio de hidrólise.
• Eles usam o ATP para unir e remodelar complexos de ácidos desoxirribonucléicos (DNA) e ácidos ribonucleicos (RNA).

Tipos de helicas

DNA da helicase

O DNA da helicase age na replicação do DNA e é caracterizado pela separação do DNA de correntes duplas em correntes simples.

RNA da helicase

Essas enzimas atuam nos processos metabólicos do ácido ribonucleico (RNA) e na multiplicação, reprodução ou biogênese ribossômica.

O RNA da helicase também é fundamental no processo de junção anterior do RNA mensageiro (RNM) e no início da síntese de proteínas, após a transcrição do DNA para o RNA no núcleo celular.

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Taxonomia

Essas enzimas podem ser diferenciadas de acordo com sua homologia no sequenciamento de aminoácidos do domínio central dos aminoácidos, ou por razões de seqüenciamento compartilhadas. De acordo com a classificação, estes são agrupados em 6 superfamilias (SF 1-6):

SF1

As enzimas desta superfamília têm uma polaridade de translocação 3'-5 'ou 5'-3' e não formam estruturas anulares.

SF2

É conhecido como o grupo mais amplo de helicases e principalmente o compõe. Eles apresentam uma polaridade de translocação de 3'-5 'com muito poucas exceções.

Eles têm nove razões (inglês Motivos, que é traduzido como "elementos recorrentes") de sequências de aminoácidos altamente preservadas e, como o SF1, eles não formam estruturas anulares.

SF3

São características do vírus helicoidal e têm uma polaridade única de translocação de 3'-5 '. Eles têm apenas quatro motivos de sequência altamente preservados e formam estruturas ou anéis anulares.

SF4

Eles foram descritos pela primeira vez em bactérias e bacteriófagos. Eles são um grupo de helicas replicantes ou replicativas.

Eles têm uma polaridade de translocação única de 5'-3 'e têm cinco motivos de sequência altamente preservados. Essas helicas são caracterizadas porque formam anéis.

SF5

Eles são proteínas do fator Rho. As helicases da superfamília SF5 são características dos organismos de procariote e são dependentes hexaméricos de ATP. Pensa -se que eles estão intimamente relacionados ao SF4. Além disso, eles têm formas anulares e não anulares.

SF6

São proteínas aparentemente relacionadas à superfamília SF3. No entanto, o SF6 tem um domínio das proteínas ATPASAs associadas a várias atividades celulares (proteínas AAA) não presentes no SF3.

Estrutura

Estruturalmente, todas as helicases têm motivos de sequência altamente preservados na parte anterior de sua estrutura primária. Uma parte da molécula apresenta um arranjo dos aminoácidos específicos que depende da função específica de cada helicase.

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As helicases mais estudadas estruturalmente são as da superfamília SF1. Sabe -se que essas proteínas são agrupadas em 2 domínios muito semelhantes a coletar proteínas multifuncionais, e esses domínios formam uma bolsa de união ATP entre eles.

As regiões da ONU podem apresentar domínios específicos do tipo de reconhecimento de DNA, domínio da localização celular e proteína-proteína.

Funções

DNA da helicase

• As funções dessas proteínas dependem de uma variedade importante de fatores, entre os quais o estresse ambiental, a linhagem celular, o fundo genético e os estágios do ciclo celular se destacam.
• Sabe -se que o SF1 Helicy DNA cumpre funções específicas na replicação, transferência e recombinação do DNA.
• Eles separam as cadeias de uma hélice dupla do DNA e participam da manutenção de telômeros, em reparos devido à quebra da fita dupla e à eliminação de proteínas associadas aos ácidos nucleicos.

RNA da helicase

• RNAs heliciosos são vitais na grande maioria dos processos metabólicos de RNA, e também se sabe que eles participam da detecção de RNA viral.
• Além disso, eles agem na resposta imune antiviral, pois detectam estranhos ou fora do corpo (em vertebrados).

Importância médica

As helicases ajudam as células a superar o estresse endógeno e exógeno, evitando a instabilidade cromossômica e mantendo o equilíbrio celular.

O fracasso deste sistema ou equilíbrio homeostático está relacionado a mutações genéticas que envolvem genes que codificam proteínas Helycase. Por esse motivo, eles estão sujeitos a estudos biomédicos e genéticos.

Em seguida, mencionaremos algumas das doenças relacionadas a mutações em genes que codificam DNA, como proteínas do tipo helicase:

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Síndrome de Werner

É uma doença genética causada por uma mutação de um gene chamado WRN, que codifica uma helicase. Helosa mutante não age corretamente e causa uma série de doenças que, juntas, compõem a síndrome de Werner.

A principal característica daqueles que sofrem dessa patologia é o seu envelhecimento prematuro. Para manifestar a doença, o gene mutante deve ser herdado de ambos os pais. Sua incidência é muito baixa e não há tratamento para sua cura.

Síndrome de Bloom

A síndrome de Bloom é um produto da doença genética da mutação de um gene autossômico chamado BLM que codifica uma proteína Helicasa. Aparece apenas para indivíduos homozigotos para esse personagem (recessivo).

A principal característica dessa doença rara é a hipersensibilidade à luz solar, o que causa lesões de pele eritromatosa da pele. Ainda não há cura.

Síndrome de Rothmund-Thomson

Também é conhecido como Poiciquia atrófica congênita. É uma patologia genética muito rara: até o momento, existem menos de 300 casos descritos em todo o mundo. 

Ele se origina de uma mutação do gene RECQ4, uma manifestação autossômica e recessiva localizada no cromossomo 8.

Os sintomas ou sofrimentos desta síndrome incluem cataratas juvenis, anomalias no sistema esquelético, despigmentação, dilatações capilares e atrofia da pele (Poiciquilodermia). Em alguns casos, pode ocorrer hipertireoidismo e produção de testosterona.

Referências

1. Helicase. Recuperado da natureza.com.
2. Síndrome de Bloom. Recuperado do medicamento.Ufm.Edu.