Je helikáza enzym? 9 faktů (Přečtěte si nejdříve!)

by

Přípona -ase se přidává na konec enzymu v závislosti na názvu substrátu. Dozvíme se některá fakta o enzymatické povaze helikázy.

Helikáza je enzym potřebný pro metabolismus nukleové kyseliny, jako je replikace, transkripce, translace, oprava a rekombinace. Existují především dva typy helikáz, DNA a RNA helikáza.

Patří do skupiny hydrolyzujících enzymů. Protože enzym helikáza rozkládá šroubovici DNA, nazývá se helikáza.

Podívejme se, jaký druh enzymu helikáza je, kde se nacházejí, jak se vyrábějí a mnoho dalších souvisejících otázek v tomto článku.

Co jsou helikázové enzymy?

Všechny enzymy jsou proteiny a všechny enzymy jsou rozděleny do různých tříd podle jejich role. Pojďme se dozvědět více o helikázovém enzymu.

Helikáza je velká skupina enzymů patřících do třídy hydroláz, které způsobují štěpení substrátu. Jsou to v podstatě motorické proteiny, které se během procesu replikace pohybují jednosměrně. Pomáhají při separaci dvouřetězcové DNA pro zahájení procesu replikace.

Cytoplazma zvířecích buněk může být zpřístupněna třídou molekulárních motorů známých jako motorické proteiny nebo helikázové enzymy. Hydrolýzou ATP přeměňují chemickou energii na mechanickou práci.

Kde se nacházejí helikázové enzymy?

Všechna eukaryota obsahují enzym helikázu pro různé metabolické reakce. Pojďme zjistit přesné umístění enzymu helikázy.

Enzymy helikázy se nacházejí specificky v jaderné oblasti buňky. U rostlin se helikázy nacházejí v chloroplastech, jádrech a mitochondriích. Uvnitř jádra se na chromozomu X nacházejí helikázy.

Funkce enzymu helikázy

Helikáza je jedním z důležitých enzymů používaných v metabolické dráze. Pojďme se dozvědět více o jeho funkcích.

Některé z důležitých funkcí helikázových enzymů jsou uvedeny níže:

  • S využitím síly hydrolýzy ATP, která je charakterizována štěpením vodíkových vazeb mezi žíhanými nukleotidovými bázemi, se helikázy často využívají k separaci řetězců dvoušroubovice DNA nebo molekuly RNA, která se sama žíhá.
  • Pomáhají také usnadnit homologní rekombinaci DNA a eliminovat proteiny spojené s nukleovými kyselinami.
  • Helikázy usnadňují RNA procházet metabolickými procesy, jako je translace, transkripce, biogeneze ribozomů, sestřih RNA, transport, editace a dezintegrace.
  • Každá helikáza se postupně pohybuje podél jediného vlákna nukleové kyseliny duplexu se směrovostí, která je pro tento enzym jedinečná.
  • Helikázy mohou fungovat podstatně rychleji in vivo než in vitro, protože pomocné proteiny pomáhají destabilizovat vidlicové spojení. 
  • Všechny procesy související s RNA, včetně transkripce, sestřihu a translace, zahrnují helikázy RNA, které jsou zodpovědné za modifikaci tvaru molekul RNA.
  • Všechny helikázy mají uvnitř své jádrové struktury sekvenční motivy (sekvenční vzor nukleotidů a aminokyselin), které jsou důležité pro vazbu ATP, hydrolýzu ATP a translokaci podél substrátu nukleové kyseliny.
  • RNA helikázy hrají klíčovou roli při rozpoznávání virionových RNA.

Struktura helikázových enzymů

V eukaryotech jsou přítomny různé typy helikázových enzymů v závislosti na jejich struktuře a funkci. Podívejme se více na jejich strukturu.

Helikáza má obvykle prstencovitou hexamerní strukturu. Primární struktura DNA helikázy je tvořena 3 polymery se čtrnácti dlouhými řetězci aminokyselinových zbytků. Šest identických podjednotek je uspořádáno hexagonálně v DNA helikáze odhalené z krystalové struktury bakteriofága T7.

Nečekaně není prstenec šestinásobně symetrický, ale spíše je výrazně stlačen. Kromě eukaryotické minichromozomální udržovací helikázy (MCM) mají všechny hexamerní helikázy charakteristickou prstencovou strukturu a jsou homohexamery. Dvanáct známých hexamerních helikáz většinou funguje při transkripci, rekombinaci a replikace DNA.

Jaký druh enzymu je helikáza?

Všechny enzymy jsou bílkovinné povahy. Pojďme prozkoumat, jaký druh enzymu helikáza je.

Helikázové enzymy jsou enzymy, které patří do třídy hydroláz a podtřídy translokáz. Složité svinutí molekuly DNA v chromozomech činí její odvíjení obtížným úkolem. Enzymy helikázy využívají hydrolýzu ATP jako zdroj energie a pomáhají při rozmotávání dvojité šroubovice.

Co je důležité u helikázových enzymů?

Enzym helikáza hraje klíčovou roli během replikace DNA. Pojďme objevit důležitost helikázových enzymů.

Enzym helikáza je důležitý pro svou substrátovou specifitu. Specifičnost substrátu může být určena směrem, kterým se pohybuje po molekule. Helikáza se obvykle pohybuje na molekule nukleové kyseliny jednosměrným způsobem, který může být buď 5'-3' nebo 3'-5'.

Směrovost helikás je určena polaritou vlákna, ke kterému je připojen. Například 5′3′ helikázy se velmi účinně připojují k substrátům s 5′ přesahem, ale velmi špatně k substrátům s 3′ přesahem ssDNA. 

Jak a kdy vznikají helikázové enzymy?

Helikázové enzymy jsou v podstatě proteinové skládání. Pojďme prozkoumat, jak a kdy se tvoří helikázové enzymy.

Helikázy jsou tvořeny ze 464 aminokyselinových zbytků obsahujících primární strukturu s dlouhým řetězcem. Během replikace se postranní řetězce aminokyselin vzájemně ovlivňují a vytvářejí terciární strukturu helikáz, která je funkční.

DNA helikázy odvíjejí DNA v místech známých jako počátek replikace nebo ori během replikace DNA, kde začne syntéza. Replikační vidlice, tak pojmenovaná, protože dva řetězce DNA se zdají rozvětvené, když jsou rozepnuty, je struktura, která se vytváří, zatímco DNA helikáza pokračuje v odvíjení DNA.

Jaké jsou tři modely pro odvíjení DNA pomocí enzymových helikáz?

Jednosměrná translokace a mechanismy separace párů bází pomáhají při katalytickém odvíjení dlouhých segmentů DNA. Podívejme se na tři modely pro odvíjení DNA.

Tři obecné modely jsou navrženy podle interakce helikázy se šroubovicí DNA. Tyto jsou :

  1. Klínový model
  2. Torzní model a
  3. Model destabilizující šroubovice.

Klínový model

V klínovém modelu se helikáza váže na odvíjecí oblast a pevně se váže na jeden řetězec DNA. Druhý řetězec specificky neinteraguje s helikázou.

Torzní model

V torzním modelu je hexamerová helikáza v záběru s oběma vlákny, jedno vlákno je pevně spojeno s místem kanálu, zatímco druhé vlákno také interaguje s vnější oblastí hexameru, která generuje točivý moment a otáčí obě vlákna.

Destabilizační model Helix

V modelu destabilizujícím helix hexamer interaguje s jedním z oddělených vláken v centrálním kanálu a také interaguje s dsDNA na vnějších částech hexameru. Oblast duplexu je roztavena helikázou a přemisťuje se jednosměrně podél DNA v centrálním kanálu.

.

je helikáza enzym
Tři navrhované modely pro odvíjení DNA pomocí helikázového enzymu

Klasifikace helikáz

V závislosti na jejich funkci se helikázy dělí do mnoha typů. Pojďme zjistit, na jakém základě jsou klasifikovány helikázové enzymy.

Enzymy helikázy se rozlišují na základě struktury kruhu, typu šroubovice a polarity.

Klasifikace helikázových enzymů je podrobně popsána níže:

Klasifikováno na základě tvorby prstencové struktury

Enzymové helikázy jsou klasifikovány do šesti superrodin (SF). Helikázy, které netvoří kruhovou strukturu, jsou klasifikovány do SF 1 a SF 2. Ty, které tvoří kruhovou strukturu, jsou klasifikovány jako SF3-SF6.

Klasifikováno na základě typu šroubovice

Helikázy jsou také klasifikovány jako α a β helikáza v závislosti na typu helixu, který má být jimi katalyzován. Helikázy α obecně interagují s jednořetězcovou DNA, zatímco β helikáza interaguje s dvouřetězcovou DNA.

Klasifikováno na základě polarity

Další klasifikace helikáz se provádí na základě polarity, protože pracují jednosměrně spolu s nukleovou kyselinou. Translokační polarita je dvou typů: Typ A funguje v polaritě 3'-5', zatímco typ B funguje dobře v polaritě 5'-3'.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Abychom tento příspěvek uzavřeli, došli jsme k závěru, že helikáza je enzym patřící do třídy hydroláz. Enzym Helicases pomáhá rozbíjet vodíkové vazby nukleových kyselin, aby je oddalovaly pro replikaci DNA. Kromě této funkce se helikázy také účastní různých metabolických drah, jako je oprava DNA a rekombinace.

Také čtení: