Nukleāzes ir fermenti kuru funkcija ir degradēties nukleīnskābes piemēram, ribonukleīnskābe or dezoksiribonukleīnskābe. To sauc par pilnīgu vai daļēju substrāta sagremošanu.
Kas ir nukleāzes?
Nukleāzes parasti ir atbildīgas par nukleīnskābes. Šajā procesā nukleīnskābi var noārdīt no nukleīnskābes galiem molekulas kā arī no tā vidusdaļas. Pastāv arī tā sauktās restrikcijas nukleāzes, kas sagriež tikai noteiktu reģionu nukleīnskābes secības. Nukleāzes tiek klasificētas pēc dažādiem kritērijiem. Viens no kritērijiem ir nukleīnskābes tips (dezoksiribonukleīnskābe or ribonukleīnskābe). Cits kritērijs attiecas uz sekundāro struktūru, piemēram, dubultu vai vienpavedienu. Kritēriju izvēlei ir svarīgi arī tas, vai noārdīšanās notiek no molekulas galiem vai no vidus. Nākamais jautājums ir tas, kur uzbrukuma vieta atrodas starp 5 'un 3' vietu cukurs-fosfāts sastatnes. Klasifikācijas kritēriju noteikšanā iesaistās arī secībai specifiskas un nespecifiskas bāzes secības loma. Saskaņā ar šiem kritērijiem rodas dažādas klasifikācijas klases. Tādējādi nukleāzes var klasificēt eksonukleāzēs, endonukleāzēs, dezoksiribonukleāzēs un ribonukleāzēs.
Funkcija, darbība un uzdevumi
Nukleāžu funkcijas ir dažādas. Viena svarīga funkcija ir sadalīt svešu DNS vai RNS gan pēc secības, gan nespecifiskā veidā. Par šo uzdevumu atbild ierobežojošās endonukleāzes. Viņi sašķeļ nukleīnskābes noteiktās vietās prom no tās galiem. Šajā procesā tiek sadalītas vai nu līdzīgas nukleīnskābes sekvences, vai arī tiek ražotas nespecifiskas sekvences. Ierobežojošās endonukleāzes ir imūnā sistēma, jo tie noārda svešus nukleīnus skābes. Nespecifiskas nukleāzes bieži ir atbildīgas par nukleīna sagremošanu skābes. Tomēr viņi sagremo arī nukleīnus skābes no atmirušajām šūnām ieprogrammētās šūnu nāves laikā, apoptoze. DNase, kuras ir īpaši daudz aizkuņģa dziedzerī, aknas, trombocīti un asinis plazmā, šajā procesā ir galvenā loma. MRNS ietekmē RNāžu klātbūtne. Kontrolēta RNS noārdīšanās kontrolē gēns izteiksme. Eksonukleāzes noārda atsevišķu DNS vai RNS molekulas no galiem. Šeit nukleīnskābes secībai nav nozīmes. To funkcija fermenti ir pilnībā sadalīt nukleīnskābes attiecīgajos nukleotīdos. Šajā procesā nukleotīdi atkal kalpo kā pamatelementi atjaunotai nukleīnskābju konstrukcijai, vai arī tie ir pilnībā noārdīti. In gēnu inženierija procedūras, restrikcijas nukleāzes tiek izmantotas kā molekulāri griešanas instrumenti nevēlamu nukleīnskābju secību mērķtiecīgai noņemšanai.
Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Īpaši svarīgs atšķirības kritērijs ir atšķirība starp DNāzēm un RNāzēm. DNāzes noārda DNS. Ir gan neitrālas, gan skābas DNāzes. Neitrālās DNāzes tiek ražotas īpaši aizkuņģa dziedzerī, aknas, asinis plazma un trombocīti. Tur viņi kontrolē DNS noārdīšanos apoptozes laikā. DNS noārdīšanās ar neitrālas DNāzes palīdzību izraisa nukleozīdu-5 fosfātu veidošanos. Lai konkrēti nesadalītu ģenētisko materiālu, neitrālā DNāze veido kompleksu ar proteīnu aktīnu. Šis komplekss tiek uzskatīts par nukleāzes uzglabāšanas formu. Skābā DNāze (DNāzes II) ir arī aizkuņģa dziedzerī un asinis plazmā, bet arī urīnā un mātes piens. Ar skābes DNāzes palīdzību DNS tiek sadalīta nukleozīdu-3 fosfātos. RNāzes uzrāda lielāku daudzveidību. Cilvēkiem ir zināmas apmēram 50 dažādas RNāzes, no kurām 9 ir saistītas ar retām iedzimtām slimībām. RNāzes savukārt var iedalīt eksoribonukleāzēs un endoribonukleāzēs atkarībā no tā, vai RNS ir noārdījies no galiem, vai šķelts virknes iekšienē. Līdztekus citām funkcijām RNases spēlē nozīmīgu lomu gēns regulēšana, īpaši ierobežojot tRNS dzīves ilgumu. Viņi arī palīdz jaunas RNS ražošanā precīzi piemērotā veidā. Turklāt kā imūnā sistēma, viņi ir iesaistīti cīņā pret iebrucošo vīrusu RNS. Vissvarīgākās RNāzes ir RNāze A, RNāze H, RNāze P, RNāze R un RNāze D. RNāze A īpaši sašķeļ RNS saskaņā ar pirimidīnu slāpeklis bāze, piemēram, uracils vai citozīns. Tas ir īpaši sviedros, kur tie sadalās vīrusi pirms viņi var iekļūt organismā. Šī iemesla dēļ to bieži sauc par vides nukleāzi. RNāze H darbojas nespecifiski uz DNS-RNS heterodupleksiem, noārdot RNS daļu. RNS un DNS heteroduplex ir divkārša virkne, kas sastāv no diviem dažādiem nukleīnskābju veidiem. RNāze noņem RNS monomērus, kas kļūdaini iekļauti DNS, un aizstāj tos ar DNS monomēriem. RNase P noņem prekursoru tRNS ražošanā. RNāze R palīdz noārdīt baktēriju mRNS, un RNāze D daļēji ir atbildīga par tRNS apstrādi.
Slimības un traucējumi
Nukleāzes ir fermenti kuru prombūtne vai darbības traucējumi var vadīt līdz nopietnām fiziskām slimībām. Kā minēts iepriekš, deviņas RNāzes ir saistītas ar ļoti retām iedzimtām slimībām. Piemēram, nepietiekama RNāzes H aktivitāte noved pie mutācijām, virkņu pārtraukumiem un DNS sekvenciju uzkrāšanās RNS. Tā rezultātā rodas tā saucamais Aicardi-Goutières sindroms, kas jau parādās zīdaiņiem febrilās epizodēs, vemšana un fidgetiness. Dažiem zīdaiņiem apgūtās motorikas pēc dažiem mēnešiem atkal tiek zaudētas. Daudzi pacienti mirst agri bērnība. Šos simptomus izraisa iekaisuma reakcijas, kuras ietekmē imūnās atbildes uz bagātinātajiem DNS segmentiem RNS.
