helikase mengacu pada sekelompok enzim dari jenis protein-hidrolitik yang sangat penting bagi semua organisme hidup; mereka juga disebut protein motorik. Ini bergerak melalui sitoplasma sel, mengubah energi kimia menjadi kerja mekanis melalui hidrolisis ATP .
Fungsi terpentingnya adalah memutuskan ikatan hidrogen antara basa nitrogen dari asam nukleat, sehingga memungkinkan replikasinya. Penting untuk ditekankan bahwa helikase praktis ada di mana-mana, karena mereka ada dalam virus, bakteri, dan organisme eukariotik.
Enzim yang terlibat dalam replikasi Escherichia coli. Diambil dan diedit dari César Benito Jiménez [CC BY-SA 2.5 es (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/es/deed.en)], melalui Wikimedia Commons.
Yang pertama dari protein atau enzim ini ditemukan pada tahun 1976 dalam bakteri Escherichia coli ; dua tahun kemudian helicase pertama ditemukan pada organisme eukariotik, pada tanaman lily .
Saat ini, protein helikase telah dicirikan di semua kingdom alami termasuk virus, yang menyiratkan bahwa pengetahuan yang luas telah dihasilkan tentang enzim hidrolitik ini, fungsinya dalam organisme dan peran mekanistiknya.
Indeks artikel
Karakteristik
Hellicases adalah makromolekul biologis atau alami yang mempercepat reaksi kimia (enzim). Mereka terutama ditandai dengan memisahkan kompleks kimia adenosin trifosfat (ATP) melalui hidrolisis.
Enzim ini menggunakan ATP untuk mengikat dan merombak kompleks asam deoksiribonukleat ( DNA ) dan asam ribonukleat ( RNA ).
Setidaknya ada 2 jenis helikase: DNA dan RNA.
DNA helikase
Helikase DNA bertindak dalam replikasi DNA dan dicirikan dengan memisahkan DNA untai ganda menjadi untai tunggal.
RNA helikase
Enzim ini bertindak dalam proses metabolisme asam ribonukleat (RNA) dan dalam multiplikasi, reproduksi atau biogenesis ribosom.
RNA helicase juga merupakan kunci dalam proses pra-penyambungan messenger RNA (mRNA) dan inisiasi sintesis protein, setelah transkripsi DNA menjadi RNA di dalam inti sel.
Taksonomi
Enzim-enzim ini dapat dibedakan menurut homologi sekuensing asam aminonya dengan domain asam amino inti ATPase, atau dengan motif sekuensing bersama. Menurut klasifikasi, ini dikelompokkan menjadi 6 superfamilies (SF 1-6):
SF1
Enzim dari superfamili ini memiliki polaritas translokasi 3′-5 atau 5′-3 dan tidak membentuk struktur cincin.
SF2
Ini dikenal sebagai kelompok helikase terluas dan terutama terdiri dari helikase RNA. Mereka memiliki polaritas translokasi umumnya 3′-5 dengan sedikit pengecualian.
Mereka memiliki sembilan motif (dari motif bahasa Inggris , yang diterjemahkan sebagai “unsur berulang”) dari urutan asam amino yang sangat kekal dan, seperti SF1, tidak membentuk struktur cincin.
SF3
Mereka adalah helikase khas virus dan memiliki polaritas translokasi 3′-5′ yang unik. Mereka hanya memiliki empat motif urutan yang sangat lestari dan membentuk struktur cincin atau cincin.
SF4
Mereka pertama kali dijelaskan pada bakteri dan bakteriofag. Mereka adalah sekelompok helikase replikasi atau replikasi.
Mereka memiliki polaritas translokasi unik 5′-3 , dan memiliki lima motif urutan yang sangat lestari. Helikase ini ditandai dengan membentuk cincin.
SF5
Mereka adalah protein dari tipe faktor Rho. Helikase dari superfamili SF5 adalah karakteristik organisme prokariotik dan bergantung pada ATP heksamerik. Mereka dianggap terkait erat dengan SF4; selain itu, mereka memiliki bentuk annular dan non-annular.
SF6
Mereka adalah protein yang tampaknya terkait dengan superfamili SF3; namun, SF6 menghadirkan domain protein ATPase yang terkait dengan berbagai aktivitas seluler (protein AAA) yang tidak ada dalam SF3.
Struktur
Secara struktural, semua helikase memiliki motif urutan yang sangat terkonservasi di bagian anterior dari struktur primernya. Sebagian molekul memiliki susunan asam amino tertentu yang bergantung pada fungsi spesifik setiap helikase.
Helikase yang paling banyak dipelajari secara struktural adalah dari superfamili SF1. Protein ini diketahui mengelompok menjadi 2 domain yang sangat mirip dengan protein RecA multifungsi, dan domain ini membentuk kantong pengikat ATP di antara mereka.
Daerah yang tidak dilestarikan dapat memiliki domain spesifik seperti tipe pengenalan DNA, domain lokalisasi sel, dan protein-protein.
Struktur kristal kompleks eIF4A-PDCD4. Dimer EIF4A1 dari subunit Helicase, terikat pada PDCD4 (cyan). Diambil dan diedit dari: AyacopPlease flattr this [Public domain or Public domain], dari Wikimedia Commons.
Fitur
DNA helikase
Fungsi protein ini bergantung pada berbagai faktor penting, termasuk stres lingkungan, garis keturunan sel, latar belakang genetik, dan tahapan siklus sel.
Helikase DNA SF1 diketahui memiliki peran spesifik dalam perbaikan DNA, replikasi, transfer, dan rekombinasi.
Mereka memisahkan untaian heliks ganda DNA dan berpartisipasi dalam pemeliharaan telomer, perbaikan pemutusan untai ganda, dan penghilangan protein terkait asam nukleat.
RNA helikase
Seperti disebutkan sebelumnya, RNA helikase sangat penting dalam sebagian besar proses metabolisme RNA, dan protein ini juga diketahui berpartisipasi dalam deteksi RNA virus.
Selain itu, mereka bertindak dalam respon imun antivirus, karena mereka mendeteksi RNA asing atau asing bagi tubuh (pada vertebrata ).
Signifikansi medis
Hellicases membantu sel mengatasi stres endogen dan eksogen, menghindari ketidakstabilan kromosom dan menjaga keseimbangan sel.
Kegagalan sistem ini atau keseimbangan homeostatik berkaitan dengan mutasi genetik yang melibatkan gen yang mengkode protein tipe helikase; untuk alasan ini mereka adalah subjek studi biomedis dan genetik.
Di bawah ini kita akan menyebutkan beberapa penyakit yang berhubungan dengan mutasi pada gen yang mengkode DNA sebagai protein tipe helikase:
Sindrom Werner
Ini adalah penyakit genetik yang disebabkan oleh mutasi pada gen yang disebut WRN, yang mengkodekan helikase. Helikase mutan tidak bekerja dengan baik dan menyebabkan sejumlah penyakit yang bersama-sama membentuk sindrom Werner .
Karakteristik utama dari mereka yang menderita patologi ini adalah penuaan dini mereka. Untuk penyakit untuk memanifestasikan dirinya, gen mutan harus diwarisi dari kedua orang tua; kejadiannya sangat rendah dan tidak ada pengobatan untuk menyembuhkannya.
Sindrom Bloom
Sindrom Bloom adalah produk penyakit mutasi genetik dari gen autosomal disebut BLM pengkodean helikase protein. Ini hanya terjadi pada individu yang homozigot untuk karakter tersebut (resesif).
Karakteristik utama dari penyakit langka ini adalah hipersensitivitas terhadap sinar matahari, yang menyebabkan lesi kulit pada ruam eritromatosa. Belum ada obatnya.
Sindrom Rothmund-Thomson
Hal ini juga dikenal sebagai poikiloderma atrofi kongenital. Ini adalah patologi asal genetik yang sangat langka: sampai saat ini ada kurang dari 300 kasus yang dijelaskan di seluruh dunia.
Hal ini disebabkan oleh mutasi pada gen RECQ4, gen resesif autosomal yang terletak pada kromosom 8.
Gejala atau kondisi sindrom ini termasuk katarak juvenil, kelainan pada sistem kerangka, depigmentasi, pelebaran kapiler, dan atrofi kulit (poikiloderma). Dalam beberapa kasus, hipertiroidisme dan defisiensi produksi testosteron dapat terjadi.
Referensi
- RM Brosh (2013). Helikase DNA terlibat dalam perbaikan DNA dan perannya dalam kanker. Ulasan Alam Kanker.
- Helikase. Dipulihkan dari nature.com.
- Helikase. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
- A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Sindrom Rothmund-Thompson (poikiloderma atrofi kongenital) pada wanita hamil. Klinik dan Penelitian Ginekologi dan Obstetri.
- KD Raney, AK Byrd, S.Aarattuthodiyil (2013). Struktur dan Mekanisme Helikase DNA SF1. Kemajuan dalam Kedokteran Eksperimental dan Biologi.
- Sindrom Bloom. Dipulihkan dari Medicina.ufm.edu.
- M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). Struktur dan Mekanisme Translocases Helicases dan Asam Nukleat. Tinjauan Tahunan Biokimia.
