nukleázai olyan enzimek, amelyek funkciója nukleinsavak lebontása, például ribonukleinsav vagy dezoxiribonukleinsav. Erre a szubsztrátum teljes vagy részleges emésztésére hivatkozunk.
Mik a nukleázok?
A nukleázok általában felelősek a nukleinsavak lebontásáért. A nukleinsav lebontható mind a nukleinsavmolekulák végétől, mind annak központjától.
Vannak úgynevezett restrikciós nukleázok is, amelyek csak bizonyos régiókból vágják ki a nukleinsavszekvenciákat. A nukleázokat különféle kritériumok szerint osztályozzuk. Az egyik kritérium a nukleinsav típusa (dezoxiribonukleinsav vagy ribonukleinsav). Egy másik kritérium a másodlagos szerkezetre vonatkozik, például a kettős vagy egyszálú. A kritériumok kiválasztásakor az is fontos, hogy a lebontás a molekula végétől vagy a közepétől történjen-e. A következő kérdés az, hogy a támadás helye hol található a cukor-foszfát szerkezet 5 'és 3' helyzete között.
A szekvencia-specifikus és nem specifikus bázis szekvencia szerepe szintén befolyásolja az osztályozási kritériumok meghatározását. Ezen kritériumok szerint különböző osztályozási osztályok léteznek. A nukleázok exonukleázokba, endonukleázokba, dezoxiribonukleázokba és ribonukleázokba sorolhatók.
Funkció, hatás és feladatok
A nukleázok funkciói változatosak. Fontos funkció az idegen DNS vagy RNS hasítása szekvencia-specifikus és nem specifikus. A restrikciós endonukleázok felelősek e feladatért.
Biztosan megosztják a nukleinsavakat a végeitől bizonyos pontokon. Vagy hasonló nukleinsavszekvenciákat elválasztanak, vagy nem-specifikus szekvenciák lépnek fel. A restrikciós endonukleázok az immunrendszer részét képezik, mivel lebontják az idegen nukleinsavakat. A nem-specifikus nukleázok gyakran felelősek a nukleinsavak emésztéséért. Ugyanakkor emésztik az elhalt sejtek nukleinsavait a programozott sejthalál, apoptózis során is. A DNáz, amely különösen a hasnyálmirigyben, a májban, a vérlemezkékben és a vérplazmában fordul elő, meghatározó szerepet játszik.
Az mRNS-t az RNázok jelenléte befolyásolja. Az RNS szabályozott lebontása szabályozza a génexpresszió szabályozását. Az exonukleázok lebontják az egyes DNS vagy RNS molekulákat a végektől. A nukleinsav-szekvencia itt irreleváns. Ezen enzimek célja a nukleinsavak teljes lebontása a megfelelő nukleotidokra. A nukleotidok építőköveiként szolgálnak a nukleinsavak újjáépítéséhez, vagy teljesen lebonthatók. A géntechnikai folyamatokban a restrikciós nukleázokat használják molekuláris vágóeszközként a nem kívánt nukleinsavszekvenciák célzott eltávolítására.
Oktatás, előfordulás, tulajdonságok és optimális értékek
A DNázok és az RNázok közötti megkülönböztetés különösen fontos megkülönböztetési kritérium. A DNázok lebontják a DNS-t. Vannak semleges, mind savas DNázok. A semleges DNázok különösen a hasnyálmirigyben, a májban, a vérplazmában és a vérlemezkékben képződnek. Ott ellenőrzik a DNS lebontását az apoptózis részeként.
A DNS semleges DNáz általi lebontása nukleozid'-5-foszfátok képződéséhez vezet. Annak érdekében, hogy a genetikai anyagot nem specifikusan lebontják, a semleges DNáz komplexet képez az aktin fehérjével. Ezt a komplexet a nukleáz tároló formájának tekintik. A savas DNáz (DNáz II) szintén jelen van a hasnyálmirigyben és a vérplazmában, de a vizeletben és az anyatejben. A savas DNáz segítségével a DNS-t nukleozid-3-foszfátokra osztják fel. Az RNázok nagyobb változatosságot mutatnak. Körülbelül 50 különböző RNáz ismert emberekben, amelyek közül 9 ritka örökletes betegségekkel kapcsolatos.
Az RNázok viszont exoribonukleázokba és endoribonukleázokba oszthatók, attól függően, hogy az RNS a végén lebomlik, vagy a szálon belül megoszlik. Többek között az RNázok fontos szerepet játszanak a génszabályozásban, mivel kifejezetten korlátozzák a tRNS élettartamát. Támogatják az új RNS testreszabott előállítását is. Ezenkívül az immunrendszer részeként részt vesznek a behatoló vírus RNS elleni küzdelemben. A legfontosabb RNázok közé tartozik az RNáz A, RNáz H, RNáz P, RNáz R és RNáz D. Az RNáz A kifejezetten felhasítja az RNS-t egy pirimidin nitrogénbázis, például uracil vagy citozin alapján. Különösen az izzadságban található meg, és ott bontja a vírusokat, mielőtt behatolhatnának a szervezetbe.
Ez az oka annak, hogy gyakran környezeti nukleáznak hívják. Az RNáz H nem specifikusan hat a DNS-RNS heteroduplexekben, ahol lebontja az RNS frakciót. Az RNS és a DNS heteroduplexe egy kettős szál, amely a két különböző típusú nukleinsavból áll. Az RNáz eltávolítja a tévesen a DNS-be beépített RNS monomereket, és helyettesíti azokat DNS monomerekkel. Az RNase P eltávolítja a prekurzort a tRNS előállításában. Az RNáz R segíti a baktérium-mRNS lebontását, az RNáz D felelős a tRNS feldolgozásáért.
Betegségek és rendellenességek
A nukleázok olyan enzimek, amelyek hiánya vagy hibás működése súlyos fizikai panaszokhoz vezethet. Mint már említettük, kilenc RNáz kapcsolódik nagyon ritka örökletes betegségekhez.
Például, ha az RNáz H nem elég aktív, akkor mutációk, szálszakadások és a DNS-szekvenciák felhalmozódása az RNS-ben fordul elő. Az úgynevezett Aicardi-Goutières szindróma alakul ki, amely a gyermekeknél láz, hányás és izgulás rohamoként jelentkezik. Néhány csecsemő néhány hónap után elveszíti motorikus képességét. Sok beteg meghal a korai gyermekkorban. E tünetek oka a gyulladásos reakciók, amelyeket az RNS dúsított DNS-szegmenseire gyakorolt immunreakciók közvetítnek.
