Nukleaze su enzimi čija je funkcija degradacija nukleinske kiseline kao što ribonukleinska kiselina or deoksiribonukleinska kiselina. To se naziva potpunom ili djelomičnom probavom supstrata.
Što su nukleaze?
Nukleaze su općenito odgovorne za razgradnju nukleinske kiseline. U tom se procesu nukleinska kiselina može razgraditi s krajeva nukleinske kiseline molekule kao i od njegove sredine. Postoje i takozvane restrikcijske nukleaze, koje samo odrezuju sekvence nukleinske kiseline iz određenih regija. Nukleaze se klasificiraju prema različitim kriterijima. Jedan kriterij je vrsta nukleinske kiseline (deoksiribonukleinska kiselina or ribonukleinska kiselina). Drugi se kriterij odnosi na sekundarnu strukturu, poput dvolančane ili jednostruke niti. Za odabir kriterija također je važno dolazi li do razgradnje s krajeva ili iz sredine molekule. Sljedeće je pitanje gdje se mjesto napada nalazi između 5 ′ i 3 ′ mjesta šećer-fosfat skele. Uloga sekvence specifične i nespecifične sekvence baze također ulazi u određivanje kriterija klasifikacije. Prema tim kriterijima proizlaze različite klasifikacijske klase. Dakle, nukleaze se mogu klasificirati u eksonukleaze, endonukleaze, deoksiribonukleaze i ribonukleaze.
Funkcija, radnja i zadaci
Funkcije nukleaza su raznolike. Jedna važna funkcija je cijepanje strane DNA ili RNA i na sekvencijski specifičan i nespecifičan način. Za ovaj zadatak odgovorne su restriktivne endonukleaze. Oni cijepaju nukleinske kiseline na određenim mjestima daleko od njegovih krajeva. U procesu se ili cijepaju slične sekvence nukleinske kiseline ili se proizvode nespecifične sekvence. Endonukleaze restrikcija dio su imunološki sustav, jer razgrađuju strani nuklein kiseline. Nespecifične nukleaze često su odgovorne za probavu nukleinskih kiseline. Međutim, oni također probavljaju nukleinske kiseline mrtvih stanica tijekom programirane stanične smrti, apoptoza. DNaza, koja je posebno obilna u gušterači, jetra, trombociti i krv plazma, igra glavnu ulogu u ovom procesu. Na mRNA utječe prisutnost RNaza. Kontrolirana razgradnja RNA kontrolira regulaciju gen izraz. Eksonukleaze razgrađuju pojedinačnu DNA ili RNA molekule s krajeva. Ovdje je slijed nukleinske kiseline nevažan. Funkcija ovih enzimi je potpuno razgraditi nukleinske kiseline u odgovarajuće nukleotide. U tom procesu nukleotidi ili opet služe kao gradivni blokovi za obnovljenu izgradnju nukleinskih kiselina ili su potpuno razgrađeni. U genetski inženjering Postupci, restrikcijske nukleaze koriste se kao molekularni rezni alati za ciljano uklanjanje neželjenih sekvenci nukleinske kiseline.
Formiranje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti
Razlika između DNaza i RNaza posebno je važan kriterij za razlikovanje. DNaze razgrađuju DNA. Postoje i neutralne i kisele DNaze. Neutralne DNaze proizvode se posebno u gušterači, jetra, krv plazme i trombociti. Tamo kontroliraju razgradnju DNA tijekom apoptoze. Razgradnja DNK neutralnom DNazom dovodi do stvaranja nukleozid'-5 fosfata. Da se genetski materijal ne bi razgradio nespecifično, neutralna DNaza tvori kompleks s proteinom aktinom. Smatra se da je ovaj kompleks oblik skladištenja nukleaze. Kiselinska DNaza (DNaza II) također je prisutna u gušterači i krv plazmi, ali i u mokraći i majčino mlijeko. Uz pomoć kiselinske DNaze, DNA se cijepa u nukleozid'-3 fosfate. RNaze pokazuju veću raznolikost. U ljudi je poznato oko 50 različitih RNaza, od kojih je 9 povezano s rijetkim nasljednim bolestima. RNaze se zauzvrat mogu podijeliti na egzoribonukleaze i endoribonukleaze, ovisno o tome je li RNA razgrađena s krajeva ili je cijepana unutar niti. Između ostalih funkcija, RNaze igraju važnu ulogu u gen regulacija specifičnim ograničavanjem životnog vijeka tRNA. Oni također pomažu u proizvodnji nove RNA na precizno prikladan način. Nadalje, kao komponenta imunološki sustav, oni su uključeni u borbu protiv invazivne virusne RNA. Najvažnije RNaze uključuju RNazu A, RNazu H, RNazu P, RNazu R i RNazu D. RNaza A specifično cijepa RNA prema pirimidinu dušik baza kao što je uracil ili citozin. Osobito je prisutan u znoju, gdje se razgrađuje virusi prije nego što mogu ući u organizam. Iz tog se razloga često naziva nukleazom okoliša. RNaza H djeluje nespecifično na DNA-RNA heteroduplekse, razgrađujući RNA dio. Heteroduplex RNA i DNA dvostruka je nit sastavljena od dvije različite vrste nukleinskih kiselina. RNase uklanja RNK monomere koji su pogreškom ugrađeni u DNA i zamjenjuje ih DNK monomerima. RNaza P uklanja prekursor u proizvodnji tRNA. RNaza R pomaže u razgradnji bakterijske mRNA, a RNaza D je dijelom odgovorna za obradu tRNA.
Bolesti i poremećaji
Nukleaze su enzimi čija odsutnost ili kvar može dovesti ozbiljnim tjelesnim tegobama. Kao što je ranije spomenuto, devet RNaza povezano je s vrlo rijetkim nasljednim bolestima. Na primjer, nedovoljna aktivnost RNaze H dovodi do mutacija, pucanja niti i nakupljanja sekvenci DNA u RNA. To rezultira takozvanim Aicardi-Goutièresovim sindromom, koji se već očituje u novorođenčadi u febrilnim epizodama, povraćanje i uznemirenost. U neke novorođenčadi naučene motoričke sposobnosti ponovno se gube nakon nekoliko mjeseci. Mnogi pacijenti umiru rano djetinjstvo. Ti su simptomi uzrokovani upalnim reakcijama posredovanim imunološkim odgovorima na obogaćene segmente DNA u RNA.
