nucleasi

nucleasi sono enzimi la cui funzione è quella di abbattere gli acidi nucleici come l'acido ribonucleico o l'acido desossiribonucleico. Questo è indicato come digestione completa o parziale del substrato.

Cosa sono le nucleasi

Le nucleasi sono generalmente responsabili della degradazione degli acidi nucleici. L'acido nucleico può essere scomposto sia dalle estremità delle molecole di acido nucleico che dal suo centro.

Esistono anche le cosiddette nucleasi di restrizione, che eliminano le sequenze di acidi nucleici solo da determinate regioni. Le nucleasi sono classificate secondo vari criteri. Un criterio è il tipo di acido nucleico (acido desossiribonucleico o acido ribonucleico). Un altro criterio riguarda la struttura secondaria come il doppio filamento o il singolo filamento. È anche importante per la selezione dei criteri se la degradazione avviene dalle estremità o dal centro della molecola. La domanda successiva è dove si trova il sito di attacco tra le posizioni 5 'e 3' della struttura zucchero-fosfato.

Il ruolo della sequenza di base specifica e aspecifica della sequenza scorre anche nella determinazione dei criteri di classificazione. In base a questi criteri esistono diverse classi di classificazione. Le nucleasi possono essere classificate in esonucleasi, endonucleasi, desossiribonucleasi e ribonucleasi.

Funzione, effetto e compiti

Le funzioni delle nucleasi sono diverse. Una funzione importante è quella di scindere DNA o RNA estranei sia specifici della sequenza che aspecifici. Le endonucleasi di restrizione sono responsabili di questo compito.

Separano gli acidi nucleici in determinati punti dalle sue estremità. O sequenze di acido nucleico simili vengono scisse o sorgono sequenze aspecifiche. Le endonucleasi di restrizione fanno parte del sistema immunitario perché abbattono gli acidi nucleici estranei. Le nucleasi aspecifiche sono spesso responsabili della digestione degli acidi nucleici. Tuttavia, digeriscono anche gli acidi nucleici delle cellule morte durante la morte cellulare programmata, l'apoptosi. La DNasi, che si trova in particolare nel pancreas, nel fegato, nelle piastrine e nel plasma sanguigno, gioca un ruolo importante qui.

L'mRNA è influenzato dalla presenza di RNasi. La ripartizione controllata dell'RNA controlla la regolazione dell'espressione genica. Le esonucleasi scompongono le singole molecole di DNA o RNA dalle estremità. La sequenza dell'acido nucleico è irrilevante qui. La funzione di questi enzimi è quella di scomporre completamente gli acidi nucleici nei corrispondenti nucleotidi. I nucleotidi o servono come elementi costitutivi per la ricostruzione degli acidi nucleici o sono completamente scomposti. Nei processi di ingegneria genetica, le nucleasi di restrizione vengono utilizzate come strumenti di taglio molecolare per la rimozione mirata di sequenze di acidi nucleici indesiderate.

Istruzione, occorrenza, proprietà e valori ottimali

La distinzione tra DNasi e RNasi è un criterio di differenziazione particolarmente importante. Le DNasi scompongono il DNA. Esistono DNasi sia neutre che acide. Le DNasi neutre si formano in particolare nel pancreas, nel fegato, nel plasma sanguigno e nelle piastrine. Lì controllano la scomposizione del DNA come parte dell'apoptosi.

La degradazione del DNA mediante DNasi neutra porta alla formazione di nucleosidi'-5-fosfati. Per non scomporre il materiale genetico in modo aspecifico, la DNasi neutra forma un complesso con la proteina actina. Questo complesso è considerato una forma di immagazzinamento della nucleasi. La DNasi acida (DNasi II) è presente anche nel pancreas e nel plasma sanguigno, ma anche nelle urine e nel latte materno. Con l'aiuto della DNasi acida, il DNA viene suddiviso in nucleosidi´-3-fosfati. Le RNasi mostrano una maggiore varietà. Nell'uomo sono note circa 50 differenti RNasi, 9 delle quali sono correlate a malattie ereditarie rare.

Le RNasi possono a loro volta essere suddivise in esoribonucleasi ed endoribonucleasi, a seconda che l'RNA sia degradato alle estremità o diviso all'interno del filamento. Tra le altre cose, le RNasi hanno un'importante funzione nella regolazione genica limitando in modo specifico la durata della vita del tRNA. Supportano anche la produzione su misura di nuovo RNA. Inoltre, come parte del sistema immunitario, sono coinvolti nella lotta contro l'invasione dell'RNA virale. Le RNasi più importanti includono RNasi A, RNasi H, RNasi P, RNasi R e RNasi D. RNasi A divide specificamente l'RNA secondo una base azotata pirimidinica come uracile o citosina. Si trova in particolare nel sudore e lì decompone i virus prima che possano penetrare nell'organismo.

Questo è il motivo per cui viene spesso definito nucleasi ambientale. La RNasi H agisce in modo aspecifico negli eteroduplex DNA-RNA, dove scompone la frazione di RNA. Un eteroduplex di RNA e DNA è un doppio filamento costituito dai due diversi tipi di acidi nucleici. RNase rimuove i monomeri di RNA erroneamente incorporati nel DNA e li sostituisce con monomeri di DNA. RNase P rimuove il precursore nella produzione di tRNA. L'RNasi R aiuta ad abbattere l'mRNA batterico e l'RNasi D è responsabile dell'elaborazione del tRNA.

Malattie e disturbi

Le nucleasi sono enzimi la cui mancanza o malfunzionamento può portare a gravi disturbi fisici. Come già accennato, nove RNasi sono associate a malattie ereditarie molto rare.

Ad esempio, se la RNasi H è insufficientemente attiva, si verificano mutazioni, rotture del filamento e accumulo di sequenze di DNA nell'RNA. Si sviluppa la cosiddetta sindrome di Aicardi-Goutières, che si manifesta nei bambini come attacchi di febbre, vomito e irrequietezza. Alcuni bambini perdono le capacità motorie dopo pochi mesi. Molti pazienti muoiono nella prima infanzia. La causa di questi sintomi sono reazioni infiammatorie mediate da reazioni immunitarie ai segmenti di DNA arricchiti nell'RNA.