Il nucleasi Sono enzimi responsabili della degradazione degli acidi nucleici. Lo fanno per idrolisi dei legami fosfodiestere che tengono insieme i nucleotidi. Per questo motivo sono anche conosciuti in letteratura come fosfodiesterasi. Questi enzimi si trovano in quasi tutte le entità biologiche e svolgono un ruolo fondamentale nella replicazione, riparazione e altri processi del DNA..
In generale, possiamo classificarle a seconda del tipo di acidi nucleici che scindono: le nucleasi il cui substrato è l'RNA sono chiamate ribonucleasi e quelle del DNA sono note come desossiribonucleasi. Ce ne sono alcuni non specifici in grado di degradare sia il DNA che l'RNA.
Un'altra classificazione ampiamente utilizzata dipende dall'azione dell'enzima. Se svolge il suo lavoro progressivamente, a partire dalle estremità della catena dell'acido nucleico, vengono chiamate esonucleasi. Al contrario, se la rottura si verifica in un punto interno della catena, vengono chiamate endonucleasi..
Attualmente, alcune endonucleasi sono ampiamente utilizzate nella tecnologia del DNA ricombinante nei laboratori di biologia molecolare. Questi sono strumenti inestimabili per la manipolazione sperimentale degli acidi nucleici..
Indice articolo
Le nucleasi sono molecole biologiche di natura proteica e con attività enzimatica. Sono in grado di idrolizzare i legami che uniscono i nucleotidi negli acidi nucleici.
Agiscono attraverso una catalisi generale acido-base. Questa reazione può essere suddivisa in tre passaggi fondamentali: l'attacco nucleofilo, la formazione di un intermedio caricato negativamente e, come passaggio finale, la rottura del legame..
Esiste un tipo di enzima chiamato polimerasi, responsabile della catalizzazione della sintesi sia del DNA (nella replicazione) che dell'RNA (nella trascrizione). Alcuni tipi di polimerasi mostrano attività nucleasica. Come le polimerasi, anche altri enzimi correlati mostrano questa attività..
Le nucleasi sono un insieme estremamente eterogeneo di enzimi, in cui c'è poca relazione tra la loro struttura e il meccanismo d'azione. Cioè, c'è una drastica variazione tra la struttura di questi enzimi, quindi non possiamo menzionare alcuna struttura comune a tutti loro..
Esistono diversi tipi di nucleasi e anche diversi sistemi per classificarli. In questo articolo, discuteremo due principali sistemi di classificazione: in base al tipo di acido nucleico si degradano e in base al modo in cui l'enzima viene attaccato..
Se il lettore è interessato, può cercare una terza classificazione più ampia basata sulla funzione di ciascuna nucleasi (vedi Yang, 2011)..
È necessario menzionare che esistono anche nucleasi in questi sistemi enzimatici che non sono specifici per il loro substrato e possono degradare entrambi i tipi di acidi nucleici..
Esistono due tipi di acidi nucleici che sono virtualmente ubiquitari per gli esseri organici: acido desossiribonucleico, o DNA, e acido ribonucleico, RNA. Gli enzimi specifici che degradano il DNA sono chiamati desossiribonucleasi e RNA, ribonucleasi.
Se la catena dell'acido nucleico viene attaccata endoliticamente, cioè nelle regioni interne della catena, l'enzima viene chiamato endonucleasi. L'attacco alternativo avviene gradualmente ad un'estremità della catena e gli enzimi che lo svolgono sono esonucleasi. L'azione di ogni enzima ha conseguenze diverse.
Poiché le esonucleasi separano i nucleotidi passo dopo passo, gli effetti sul substrato non sono molto drastici. Al contrario, l'azione delle endonucleasi è più pronunciata, poiché possono fendere la catena in punti diversi. Quest'ultimo può cambiare anche la viscosità della soluzione di DNA.
Le esonucleasi erano elementi cruciali per chiarire la natura del legame che teneva insieme i nucleotidi.
La specificità del sito di scissione dell'endonucleasi varia. Esistono alcuni tipi (come l'enzima deossiribonucleasi I) che possono tagliare in siti non specifici, generando tagli relativamente casuali rispetto alla sequenza.
Al contrario, abbiamo endonucleasi molto specifiche che tagliano solo in determinate sequenze. Successivamente spiegheremo come i biologi molecolari traggono vantaggio da questa proprietà.
Ci sono alcune nucleasi che possono agire sia come endo che come esonucleasi. Un esempio di ciò è la cosiddetta nucleasi microconica.
Le nucleasi catalizzano una serie di reazioni essenziali per la vita. L'attività nucleasica è un elemento essenziale della replicazione del DNA, poiché aiutano la rimozione del primer o primo e partecipare alla correzione degli errori.
In questo modo, due importanti processi come la ricombinazione e la riparazione del DNA sono mediati dalle nucleasi..
Contribuisce anche a generare cambiamenti strutturali nel DNA, come la topoisomerizzazione e la ricombinazione sito-specifica. Affinché tutti questi processi avvengano, è necessaria una rottura temporanea del legame fosfodiestere, eseguita da nucleasi.
Nell'RNA, anche le nucleasi partecipano ai processi fondamentali. Ad esempio, nella maturazione del messaggero e nell'elaborazione di RNA interferenti. Allo stesso modo, sono coinvolti nei processi di morte cellulare programmata o apoptosi..
Negli organismi unicellulari, le nucleasi rappresentano un sistema di difesa che consente loro di digerire il DNA estraneo che entra nella cellula.
I biologi molecolari traggono vantaggio dalla specificità di alcune nucleasi chiamate nucleasi di restrizione specifiche. I biologi avevano notato che i batteri erano in grado di digerire il DNA estraneo introdotto attraverso tecniche di laboratorio.
Scavando più a fondo in questo fenomeno, gli scienziati hanno scoperto le nucleasi di restrizione, enzimi che tagliano il DNA in determinate sequenze nucleotidiche. Sono una sorta di "forbici molecolari" e le troviamo prodotte per la vendita.
Il DNA dei batteri è "immune" a questo meccanismo, poiché è protetto da modificazioni chimiche nelle sequenze che ne favoriscono la degradazione. Ogni specie e ceppo di batteri ha le sue nucleasi specifiche.
Queste molecole sono molto utili, poiché assicurano che il taglio venga effettuato sempre nello stesso punto (da 4 a 8 nucleotidi di lunghezza). Sono applicati nella tecnologia del DNA ricombinante.
In alternativa, in alcune procedure di routine (come la PCR) la presenza di nucleasi influisce negativamente sul processo, poiché digeriscono il materiale che deve essere analizzato. Per questo motivo, in alcuni casi è necessario applicare inibitori di questi enzimi..
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.