Características, estrutura, tipos e funções nucleas

As Nucleas São enzimas responsáveis ​​pela degradação dos ácidos nucleicos. Isso é conseguido pela hidrólise de ligações fosfodiésterstres que mantêm os nucleotídeos juntos. Por esse motivo, eles também são conhecidos na literatura como fosfodistestee. Essas enzimas são encontradas em quase todas as entidades biológicas e desempenham papéis fundamentais na replicação, reparo e outros processos de DNA.

Em geral, podemos classificá -los, dependendo do tipo de ácidos nucleicos divididos: as nucleas cujo substrato é o RNA são chamadas de ribonucleases, e as do DNA são conhecidas como desoxirribonucleas. Existem alguns capazes de degradar o DNA e o RNA.

Link de fosfodiéster. Fonte: XVazquez [CC BY-SA 3.0 (http: // criativecommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/]]

Outra classificação amplamente usada depende da ação da enzima. Se executar seu trabalho progressivamente, começando com as extremidades da cadeia de ácido nucleico, eles são chamados de exonucleases. Por outro lado, se o intervalo ocorrer em um ponto interno da cadeia, eles são chamados de endonucleases.

Atualmente, certas endonucleases são amplamente utilizadas na tecnologia de DNA recombinante em laboratórios de biologia molecular. Essas são ferramentas inestimáveis ​​para a manipulação experimental de ácidos nucleicos.

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Caracteristicas

Nucleas são moléculas biológicas da natureza proteína e com atividade enzimática. Eles são capazes de hidrolisando links que ligam nucleotídeos em ácidos nucleicos.

Eles agem através de uma catálise geral de base ácida. Essa reação pode ser dividida em três etapas fundamentais: o ataque nucleofílico, a formação de um intermediário carregado negativamente e como um passo final a quebra do link.

Existe um tipo de enzima chamado polimerase, responsável por catalisar a síntese de DNA (em replicação) e RNA (na transcrição). Alguns tipos de polimerases exibem atividade de nuclease. Como polimerases, outras enzimas relacionadas também apresentam esta atividade.

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Estrutura

Nucleas são um conjunto de enzimas extremamente heterogêneas, onde há pouca relação entre sua estrutura e mecanismo de ação. Isto é, há uma variação drástica entre a estrutura dessas enzimas, por isso não podemos mencionar qualquer estrutura comum a todos.

Pessoal

Existem vários tipos de nucleasas e também sistemas diferentes para classificá -los. Neste artigo, discutiremos dois sistemas principais de classificação: de acordo com o tipo de ácido nucleico, eles degradam e de acordo com a forma de ataque enzimático.

Se o leitor estiver interessado, você pode procurar uma terceira classificação mais extensa com base na função de cada nuclease (ver Yang, 2011).

É necessário mencionar que também existem nesses sistemas enzimáticos nucleosos que não são específicos para seu substrato e podem degradar os dois tipos de ácidos nucleicos.

De acordo com a especificidade do substrato usado

Existem dois tipos de ácidos nucleicos que são praticamente onipresentes para os seres orgânicos: ácido desoxirribonucleico, ou DNA, e ácido ribonucleico, RNA. Enzimas específicas no DNA degradante são chamadas deoxirribonucleas e RNA, ribonucleases.

De acordo com a forma de ataque

Se a cadeia do ácido nucleico for atacada endolítica, ou seja, em regiões internas da cadeia, a enzima é chamada endonuclease. O ataque alternativo ocorre gradualmente através de uma das extremidades da corrente e as enzimas que o executam são as exonucleases. A ação de cada enzima se traduz em diferentes consequências.

Como exonucleases separadas passo a passo, os efeitos no substrato não são muito drásticos. Pelo contrário, a ação das endonucleases é mais pronunciada, pois elas podem dividir a corrente em diferentes pontos. O último pode mudar até a viscosidade da solução de DNA.

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As exonucleas eram elementos cruciais para elucidar a natureza do link que mantinha os nucleotídeos juntos.

A especificidade do local de corte das endonucleases varia. Existem alguns tipos (como a desoxirribonuclease i) enzima que podem cortar sites inespecíficos, gerando cortes relativamente aleatórios em relação à sequência.

Ao contrário, temos endonucleases muito específicas que cortam apenas em determinadas sequências. Mais tarde, explicaremos como os biólogos moleculares aproveitam esta propriedade.

Existem algumas nucleas que podem agir de endo e exonucleases. Exemplo disso é a nuclease microcônica tão chamada.

Funções

Nucleasas catalisam uma série de reações indispensáveis ​​para a vida. A atividade da nuclease é um elemento essencial da replicação do DNA, pois eles ajudam a eliminação do primer ou primeiro e participar da correção de erros.

Dessa maneira, dois processos tão relevantes quanto a recombinação e reparo do DNA são mediados por nucleas.

Também contribui para gerar mudanças estruturais no DNA, como topoisomerização e recombinação específica. Para que todos esses processos ocorram, é necessária uma pausa temporária do link de Phosphodiéster, feita por nucleasas.

No RNA, o Nucleas também participa de processos fundamentais. Por exemplo, na maturação do mensageiro e no processamento de RNAs de interferência. Da mesma maneira, eles estão envolvidos em processos de morte celular programados ou apoptose.

Em organismos unicelulares, as nucleas representam um sistema de defesa que lhes permite digerir o DNA externo que entra na célula.

Aplicações: enzimas de restrição

Biólogos moleculares aproveitam a especificidade de certas nucleas chamadas nucleas de restrição específicas. Os biólogos haviam notado que as bactérias foram capazes de digerir o DNA estrangeiro que foi introduzido por técnicas de laboratório.

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Ao investigar mais nesse fenômeno, os cientistas descobriram nucleas de restrição: enzimas que cortam o DNA em certas seqüências de nucleotídeos. Eles são uma espécie de "tesoura molecular" e nós os encontramos produzidos para venda.

O DNA de bactérias é "imune" a esse mecanismo, pois é protegido por modificações químicas nas sequências que promovem a degradação. Cada espécie e cepa de bactérias tem suas nucleas específicas.

Essas moléculas são muito úteis, pois garantem que o corte sempre seja realizado no mesmo local (de 4 a 8 nucleotídeos de comprimento). Eles se aplicam em tecnologia de DNA recombinante.

Alternativamente, em alguns procedimentos de rotina (como a PCR), a presença de nucleasas afeta negativamente o processo, pois digerem o material que requer ser analisado. Por esse motivo, em alguns casos, é necessário aplicar esses inibidores de enzimas.

Referências

1. Brown, t. (2011). Introdução à genética: uma abordagem molecular. Garland Science.
2. Davidson, J., & Adams, r. eu. P. (1980). Bioquímica dos ácidos nucleicos de Davidson. Eu revertei.
3. Nishino, t., & Morikawa, K. (2002). Estrutura e função das nucleases no reparo do DNA: forma, aderência e lâmina da tesoura de DNA. Oncogene, vinte e um(58), 9022.
4. Stoddard, b. eu. (2005). Homing endonuclease Estrutura e função. Revisões trimestrais de biofísica, 38(1), 49-95.
5. Yang, w. (2011). Nucleases: diversidade de estrutura, função e mecanismo. Revisões trimestrais de biofísica, 44(1), 1-93.