הליקאסה: מאפיינים, מבנים ופונקציות - אנטומיה ופיזיולוגיה - 2025

Helicase מתייחס לקבוצה של אנזימים מסוג חלבון-והידרוליזה שחשובים מאוד עבור כל היצורים החיים; הם נקראים גם חלבונים מוטוריים. אלה עוברים דרך הציטופלזמה של התא, וממירים אנרגיה כימית לעבודה מכנית באמצעות הידרוליזה של ATP.

תפקידו החשוב ביותר הוא לשבור את קשרי המימן בין הבסיסים החנקניים של חומצות גרעין, ובכך לאפשר את שכפולם. חשוב להדגיש כי מסוקים הם כמעט בכל מקום, מכיוון שהם קיימים בנגיפים, חיידקים ואורגניזמים אוקריוטיים.

אנזימים המעורבים בשכפול של Escherichia coli. צולם ונערך מ- César Benito Jiménez, באמצעות Wikimedia Commons.

הראשון מבין החלבונים או האנזימים הללו התגלה בשנת 1976 בחיידק Escherichia coli; שנתיים לאחר מכן התגלה המסאזה הראשון באורגניזם אקוקרוטי, בצמחי שושן.

נכון לעכשיו, חלבוני הליקאס התאפיינו בכל הממלכות הטבעיות, כולל וירוסים, מה שמרמז על כך שנוצר ידע רב אודות אנזימים הידרוליטיים אלה, תפקידיהם באורגניזמים ותפקידם המכניסטי.

מאפיינים

הליקים הם מקרומולקולות ביולוגיות או טבעיות שמזרזות תגובות כימיות (אנזימים). הם מאופיינים בעיקר בהפרדת קומפלקסים כימיים אדנוזין טריפוספט (ATP) באמצעות הידרוליזה.

אנזימים אלה משתמשים ב- ATP בכדי לקשור ולתחדש את המתחמים של חומצות deoxyribonucleic (DNA) וחומצות ribonucleic (RNA).

ישנם לפחות 2 סוגים של מסוקים: DNA ו- RNA.

מסוק DNA

מסוקי דנ"א פועלים בשכפול DNA ומאופיינים בהפרדת דנ"א עם גדיל כפול לחוטים יחידים.

מסוק RNA

אנזימים אלה פועלים בתהליכים מטבוליים של חומצה ריבונוקלאית (RNA) ובכפל, רבייה או ביוגנזה ריבוזומלית.

מסוק RNA הוא גם המפתח בתהליך טרום השחבור של RNA Messenger (mRNA) והתחלת סינתזת חלבון, לאחר שעתוק ה- DNA ל- RNA בגרעין התא.

טקסונומיה

ניתן להבדיל בין אנזימים אלו על פי ההומולוגיה של רצף חומצות האמינו לתחום הליבה של חומצת האמינו ATPase, או על פי מוטיבי רצף משותפים. על פי הסיווג, אלה מקובצים לשש superfamilies (SF 1-6):

SF1

לאנזימים של superfamily זו יש קוטביות טרנסלוקציה 3'-5 'או 5'-3' ואינם יוצרים מבני טבעת.

SF2

זה ידוע כקבוצת המסוקים הרחבה ביותר ומורכב בעיקר ממסוקי RNA. יש להם קוטביות טרנסלוקציה בדרך כלל 3′ -5 ′ עם מעט מאוד חריגים.

יש להם תשעה מוטיבים (מהמוטיבים האנגלים, שמתורגמים ל"אלמנטים חוזרים ") של רצפי חומצות אמינו שמורים מאוד, וכמו SF1, הם לא יוצרים מבני טבעת.

SF3

מדובר בהלזות אופייניות של נגיפים ויש להם קוטביות טרנסלוקציה ייחודית של 3′ -5 ′. יש להם רק ארבעה מוטיבים רציניים שמורים מאוד ויוצרים מבני טבעת או טבעות.

SF4

הם תוארו לראשונה בחיידקים ובקטריופאגים. הם קבוצה של מסעות משוכפלים או משוכפלים.

יש להם קוטביות טרנסלוקציה ייחודית של 5′ -3 ′, ויש להם חמישה מוטיבים רציניים שמורים מאוד. מסוקים אלה מאופיינים ביצירת טבעות.

SF5

הם חלבונים מסוג Rho factor. המסוקים של superfamily SF5 מאפיינים אורגניזמים פרוקריוטים ותלויים ב- ATP משושה. הם נחשבים קשורים קשר הדוק ל- SF4; בנוסף, יש להם צורות טבעיות ולא טבעיות.

SF6

הם חלבונים הקשורים ככל הנראה לסופרפמילי SF3; עם זאת, SF6s מציגים תחום של חלבוני ATPase הקשורים לפעילויות סלולריות שונות (חלבוני AAA) שלא נמצאים ב- SF3.

מִבְנֶה

מבחינה מבנית, לכל המסוקים יש מוטיבי רצף שמורים מאוד בחלק הקדמי של המבנה הראשוני שלהם. לחלק מהמולקולה יש סידור חומצות אמינו מסוים התלוי בתפקוד הספציפי של כל מסוק.

המסוקים הנלמדים ביותר מבחינה מבנית הם אלה של משפחת סופר-על SF1. ידוע כי חלבונים אלה מקבצים לשני תחומים הדומים מאוד לחלבוני ה- RecA הרב-פונקציונליים, ותחומים אלו יוצרים כיס מחייב ATP ביניהם.

אזורים שאינם שמורים יכולים להיות בעלי תחומים ספציפיים כמו סוג זיהוי DNA, תחום לוקליזציה של תאים וחלבון חלבון.

מבנה קריסטל של מתחם eIF4A-PDCD4. דימר EIF4A1 של יחידת המשנה הליקייס, מחויב ל- PDCD4 (ציאן). צולם ונערך מתוך: Ayacop אנא שטחו זאת מתוך ויקימדיה.

מאפיינים

מסוק DNA

תפקודי חלבונים אלה תלויים במגוון חשוב של גורמים, ביניהם מתח סביבתי, שושלת תאים, רקע גנטי ושלבי מחזור התא.

ידוע כי מסוקי ה- DNA של ה- SF1 משמשים תפקידים ספציפיים בתיקון DNA, שכפול, העברה ושילוב מחדש.

הם מפרידים בין גדילים של סליל כפול ל- DNA ומשתתפים בתחזוקת טלומרים, תיקון שבירת גדילים כפולים והסרת חלבונים הקשורים לחומצה גרעינית.

מסוק RNA

כאמור, מסודות RNA חיוניות ברוב המוחלט של התהליכים המטבוליים של RNA, וידוע כי חלבונים אלה משתתפים גם בזיהוי של RNA נגיפי.

בנוסף, הם פועלים בתגובה החיסונית האנטי-ויראלית, מכיוון שהם מגלים RNA זר או זר (אצל בעלי חוליות).

משמעות רפואית

הלוקים מסייעים לתאים להתגבר על לחץ אנדוגני ואקסוגני, מונעים חוסר יציבות כרומוזומלית ושומרים על איזון תאי.

כישלון מערכת זו או שיווי משקל הומאוסטטי קשורים למוטציות גנטיות המערבות גנים המקודדים חלבונים מסוג הליסאז; מסיבה זו הם נושא למחקרים ביו-רפואיים וגנטיים.

להלן נזכיר כמה מהמחלות הקשורות למוטציות בגנים המקודדים DNA כחלבונים מסוג הליסאז:

תסמונת ורנר

זוהי מחלה גנטית הנגרמת על ידי מוטציה בגן המכונה WRN, המקודדת מסוק. המסוק המוטנטי אינו פועל כראוי וגורם למספר מחלות המרכיבות יחד את תסמונת ורנר.

המאפיין העיקרי של הסובלים מפתולוגיה זו הוא הזדקנותם בטרם עת. כדי שהמחלה תתבטא, יש לרשת את הגן המוטנטי משני ההורים; שכיחותה נמוכה מאוד ואין טיפול בריפויו.

תסמונת בלום

תסמונת בלום היא מחלה גנטית הנובעת ממוטציה של גן אוטוסומלי בשם BLM שמקודד חלבון הליס. זה מתרחש רק אצל אנשים הומוזיגוטים לאותה דמות (רצסיבית).

המאפיין העיקרי של מחלה נדירה זו הוא רגישות יתר לאור השמש, הגורמת לנגעי עור של הפריחה האריתומטית. אין עדיין תרופה.

תסמונת רוטמונד-תומסון

זה ידוע גם בשם מוליך אטרופי פויקילודרמה. זוהי פתולוגיה ממוצא גנטי נדיר ביותר: עד כה ישנם פחות מ -300 מקרים המתוארים בעולם.

זה נגרם על ידי מוטציה בגן RECQ4, גן אוטוסומלי רצסיבי שנמצא על כרומוזום 8.

תסמינים או מצבים של תסמונת זו כוללים קטרקט נעורים, חריגות במערכת השלד, depigmentation, הרחבת נימים, ו אטרופיה של העור (poikiloderma). במקרים מסוימים עשויים להופיע יתר פעילות בלוטת התריס ומחסור בייצור הטסטוסטרון.

הפניות

1. RM ברוש ​​(2013). מסוקי דנ"א המעורבים בתיקון ה- DNA ותפקידיהם בסרטן. חוות דעת על טבע סרטן.
2. הליקייס. התאושש מ- nature.com.
3. הליקייס. התאושש מ- en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). תסמונת רוטמונד-תומפסון (Poikiloderma אטרופית מולדת) אצל אישה בהריון. מרפאה ומחקר בגניקולוגיה ומיילדות.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). מבנה ומנגנונים של הליקאות DNA של SF1. התקדמות ברפואה ניסיונית ובביולוגיה.
6. תסמונת בלום. התאושש מ- Medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). מבנה ומנגנון הליקאזות ותרגולי חומצות גרעין. סקירה שנתית של ביוכימיה.