نوكلياز

نوكلياز هي إنزيمات وظيفتها تكسير الأحماض النووية مثل حمض الريبونوكليك أو حمض الديوكسي ريبونوكلييك. يشار إلى هذا على أنه الهضم الكامل أو الجزئي للركيزة.

ما هي نوكليازات

نوكلياز هي المسؤولة بشكل عام عن تفكك الأحماض النووية. يمكن تكسير الحمض النووي من نهايات جزيئات الحمض النووي ومن مركزه.

هناك أيضًا ما يسمى نوكليازات التقييد ، والتي تقطع تسلسلات الحمض النووي من مناطق معينة فقط. يتم تصنيف نوكليازات وفقًا لمعايير مختلفة. أحد المعايير هو نوع الحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكلييك أو الحمض النووي الريبي). معيار آخر يتعلق بالبنية الثانوية مثل الخيط المزدوج أو الخيط الفردي. من المهم أيضًا لاختيار المعايير ما إذا كان التحلل يحدث من الأطراف أو من منتصف الجزيء. السؤال التالي هو أين يقع موقع الهجوم بين المواضع 5 'و 3' لهيكل فوسفات السكر.

يتدفق دور التسلسل الأساسي الخاص بالتسلسل وغير المحدد أيضًا في تحديد معايير التصنيف. وفقًا لهذه المعايير ، توجد فئات تصنيف مختلفة. يمكن تصنيف نوكليازات إلى نوكليازات خارجية ، نوكليازات داخلية ، ديوكسي ريبونوكليازات وريبونوكليازات.

الوظيفة والتأثير والمهام

وظائف النيوكليازات متنوعة. تتمثل إحدى الوظائف المهمة في فصل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي الغريب على حد سواء خاص بالتسلسل وغير محدد. نوكليازات التقييد هي المسؤولة عن هذه المهمة.

يقسمون الأحماض النووية في نقاط معينة بعيدًا عن نهاياتها. يتم تقسيم تسلسلات الحمض النووي المتشابهة أو ظهور تسلسلات غير محددة. نوكليازات التقييد هي جزء من جهاز المناعة لأنها تكسر الأحماض النووية الأجنبية. غالبًا ما تكون نوكليازات غير محددة مسؤولة عن هضم الأحماض النووية. ومع ذلك ، فهم أيضًا يهضمون الأحماض النووية للخلايا الميتة أثناء موت الخلايا المبرمج ، موت الخلايا المبرمج. يلعب الدناز ، الذي يحدث بشكل خاص في البنكرياس والكبد والصفائح الدموية وبلازما الدم ، دورًا رئيسيًا هنا.

يتأثر mRNA بوجود RNases. يتحكم الانهيار المتحكم فيه في RNA في تنظيم التعبير الجيني. تكسر نوكليازات exonucleases جزيئات DNA أو RNA الفردية من النهايات. تسلسل الحمض النووي غير ذي صلة هنا. تتمثل وظيفة هذه الإنزيمات في تفكيك الأحماض النووية تمامًا إلى النيوكليوتيدات المقابلة. تعمل النيوكليوتيدات إما بمثابة لبنات بناء لإعادة بناء الأحماض النووية أو يتم تكسيرها بالكامل. في عمليات الهندسة الوراثية ، تُستخدم نوكليازات التقييد كأدوات قطع جزيئية لإزالة مستهدفة لتسلسلات الحمض النووي غير المرغوب فيها.

التعليم والوقوع والخصائص والقيم المثلى

يعتبر التمييز بين DNases و RNases معيار تمايز مهم بشكل خاص. DNases تحطم الحمض النووي. هناك كلا من DNases المحايدة والحمضية. تتشكل DNases المحايدة بشكل خاص في البنكرياس والكبد وبلازما الدم والصفائح الدموية. هناك يتحكمون في انهيار الحمض النووي كجزء من موت الخلايا المبرمج.

يؤدي تحلل الحمض النووي عن طريق DNase المحايد إلى تكوين nucleoside'-5-phosphates. من أجل عدم تحطيم المادة الجينية بشكل غير محدد ، يشكل DNase المحايد معقدًا مع بروتين الأكتين. يعتبر هذا المركب شكلاً من أشكال تخزين نوكلياز. يوجد حمض DNase (DNase II) أيضًا في البنكرياس وبلازما الدم ، ولكن أيضًا في البول وحليب الثدي. بمساعدة DNase الحمضي ، ينقسم الحمض النووي إلى نيوكليوزيد´-3-فوسفات. تظهر RNases تنوعًا أكبر. يُعرف حوالي 50 نوعًا مختلفًا من RNases عند البشر ، 9 منها مرتبطة بأمراض وراثية نادرة.

يمكن تقسيم RNases بدورها إلى نوكليازات exoribonucleases و endoribonucleases ، اعتمادًا على ما إذا كان الحمض النووي الريبي يتحلل في النهايات أو ينقسم داخل الشريط. من بين أشياء أخرى ، تمتلك RNases وظيفة مهمة في تنظيم الجينات عن طريق تحديد عمر الحمض النووي الريبي (tRNA). كما أنها تدعم الإنتاج المخصص للحمض النووي الريبي الجديد. علاوة على ذلك ، كجزء من الجهاز المناعي ، فإنهم يشاركون في مكافحة غزو الحمض النووي الريبي الفيروسي. تتضمن أهم RNases RNase A و RNase H و RNase P و RNase R و RNase D. RNase A على وجه التحديد يقسم الحمض النووي الريبي وفقًا لقاعدة نيتروجين بيريميدين مثل اليوراسيل أو السيتوزين. يوجد بشكل خاص في العرق ويفكك الفيروسات هناك قبل أن تتمكن من اختراق الكائن الحي.

هذا هو السبب في أنه غالباً ما يشار إليه على أنه نوكلياز بيئي. يعمل RNase H بشكل غير محدد في مضاعفات الحمض النووي الريبي المتغايرة DNA-RNA ، حيث يكسر جزء RNA. مضاعف مضاعف من الحمض النووي الريبي والحمض النووي هو حبلا مزدوج يتكون من نوعين مختلفين من الأحماض النووية. يزيل RNase مونومرات الحمض النووي الريبي المضمنة عن طريق الخطأ في الحمض النووي ويستبدلها بمونومرات الحمض النووي. RNase P يزيل السلائف في إنتاج الحمض النووي الريبي. يساعد RNase R في تكسير mRNA البكتيري و RNase D مسؤول عن معالجة tRNA.

الأمراض والاضطرابات

نوكليازات هي إنزيمات يمكن أن يؤدي نقصها أو عطلها إلى شكاوى جسدية خطيرة. كما ذكرنا سابقًا ، ترتبط تسعة أنواع من RNases بأمراض وراثية نادرة جدًا.

على سبيل المثال ، إذا كان RNase H غير نشط بشكل كافٍ ، تحدث طفرات وانكسار في الخيوط وتراكم تسلسلات DNA في RNA. يتطور ما يسمى بمتلازمة إيكاردي جوتيير Aicardi-Goutières ، والتي تظهر في الأطفال على شكل نوبات من الحمى والقيء والتململ. يفقد بعض الأطفال مهاراتهم الحركية بعد بضعة أشهر. يموت العديد من المرضى في مرحلة الطفولة المبكرة. سبب هذه الأعراض هو التفاعلات الالتهابية التي تتوسطها ردود الفعل المناعية لشرائح الحمض النووي المخصب في الحمض النووي الريبي.