Нуклеазите са ензими чиято функция е да се разгражда нуклеинова киселина , като рибонуклеинова киселина or Дезоксирибонуклеинова киселина. Това се нарича пълно или частично усвояване на субстрата.
Какво представляват нуклеазите?
Нуклеазите обикновено са отговорни за разграждането на нуклеинова киселина. В този процес нуклеиновата киселина може да се разгради от краищата на нуклеиновата киселина молекули както и от средата му. Съществуват и така наречените рестрикционни нуклеази, които само отрязват последователностите на нуклеинови киселини от определени региони. Нуклеазите се класифицират според различни критерии. Един критерий е видът нуклеинова киселина (Дезоксирибонуклеинова киселина or рибонуклеинова киселина). Друг критерий се отнася до второстепенната структура като двойна или единична верига. За избора на критерии също е важно дали разграждането настъпва от краищата или от средата на молекулата. Следващият въпрос е къде се намира мястото на атака между 5 'сайта и 3' сайта на захар-фосфат скеле. Ролята на специфична за последователността и неспецифична основна последователност също влиза в определянето на критериите за класификация. Според тези критерии се получават различни класификационни класове. По този начин нуклеазите могат да бъдат класифицирани в екзонуклеази, ендонуклеази, дезоксирибонуклеази и рибонуклеази.
Функция, действие и задачи
Функциите на нуклеазите са разнообразни. Една важна функция е да разцепва чужда ДНК или РНК както по специфичен за последователността, така и по неспецифичен начин. Ограничителните ендонуклеази са отговорни за тази задача. Те разцепват нуклеинова киселина на определени места, далеч от краищата му. В процеса или подобни последователности на нуклеинова киселина се разцепват, или се получават неспецифични последователности. Ограничителните ендонуклеази са част от имунната система, тъй като те разграждат чужди нуклеини киселини. Неспецифичните нуклеази често са отговорни за смилането на нуклеиновите киселини. Те също така усвояват нуклеина киселини на мъртвите клетки по време на програмирана клетъчна смърт, апоптоза. DNase, която е особено разпространена в панкреаса, черен дроб, тромбоцити намлява кръв плазма, играе основна роля в този процес. MRNA се влияе от присъствието на RNases. Контролираното разграждане на РНК контролира регулирането на ген израз. Екзонуклеазите разграждат индивидуалната ДНК или РНК молекули от краищата. Тук последователността на нуклеиновите киселини е без значение. Функцията на тези ензими е да разгради напълно нуклеиновите киселини до съответните нуклеотиди. В процеса нуклеотидите или служат отново като градивни елементи за подновената конструкция на нуклеинови киселини, или се разграждат напълно. В генното инженерство процедури, рестрикционните нуклеази се използват като инструменти за молекулярно рязане за целенасочено отстраняване на нежелани последователности на нуклеинови киселини.
Образуване, поява, свойства и оптимални стойности
Разграничението между DNases и RNases е особено важен разграничителен критерий. DNases разграждат ДНК. Има както неутрални, така и киселинни DNases. Неутралните DN-ази се получават особено в панкреаса, черен дроб, кръв плазма и тромбоцити. Там те контролират разграждането на ДНК в хода на апоптозата. Разграждането на ДНК от неутрална DNase води до образуването на нуклеозид'-5 фосфати. За да не се разгражда неспецифично генетичният материал, неутралната DNase образува комплекс с протеина актин. Този комплекс се счита за форма на съхранение на нуклеазата. Киселинната DNase (DNase II) също присъства в панкреаса и кръв плазма, но също и в урината и кърма. С помощта на киселинна DNase ДНК се разцепва до нуклеозид'-3 фосфати. RNases показват по-голямо разнообразие. При хората са известни около 50 различни RNases, 9 от които са свързани с редки наследствени заболявания. RNases от своя страна могат да бъдат разделени на exoribonucleases и endoribonucleases, в зависимост от това дали RNA се разгражда от краищата или се разцепва в нишката. Наред с други функции, RNases играят важна роля в ген регулиране чрез специфично ограничаване на продължителността на живота на тРНК. Те също така подпомагат производството на нова РНК по прецизен начин. Освен това, като компонент на имунната система, те участват в борбата с нахлуването на вирусна РНК. Най-важните RNases включват RNase A, RNase H, RNase P, RNase R и RNase D. RNase A специфично разцепва РНК според пиримидин азот основа като урацил или цитозин. Той присъства особено в потта, където се разгражда вируси преди да влязат в организма. Поради тази причина тя често е наричана нуклеаза на околната среда. RNase H действа неспецифично върху ДНК-РНК хетеродуплексите, разграждайки РНК частта. Хетеродуплексът от РНК и ДНК е двойна верига, съставена от двата различни типа нуклеинови киселини. RNase премахва РНК мономерите, които погрешно са включени в ДНК, и ги замества с ДНК мономери. RNase P премахва предшественика в производството на tRNA. RNase R помага за разграждането на бактериалната mRNA, а RNase D е частично отговорна за обработката на tRNA.
Болести и разстройства
Нуклеазите са ензими чието отсъствие или неизправност може олово до сериозни физически заболявания. Както бе споменато по-рано, девет RNases са свързани с много редки наследствени заболявания. Например, недостатъчната активност на RNase H води до мутации, счупване на вериги и натрупване на ДНК последователности в RNA. Това води до така наречения синдром на Aicardi-Goutières, който вече се проявява при бебета във фебрилни епизоди, повръщане и капризност. При някои бебета научените двигателни умения отново се губят след няколко месеца. Много пациенти умират рано детство. Тези симптоми се причиняват от възпалителни реакции, медиирани от имунни отговори към обогатените ДНК сегменти в РНК.
