所述核酸外切酶是一类,其通过它们的自由端中的一个消化核酸核酸酶-无论是3“或5”。结果是遗传物质的逐步消化,一个接一个地释放核苷酸。这些酶的对应物是内切核酸酶,其水解链内部的核酸。
这些酶通过水解核苷酸链的磷酸二酯键起作用。它们参与基因组稳定性的维持以及细胞代谢的各个方面。
资料来源:Christopherrussell
具体而言,在原核和真核细胞系中,我们都发现了不同类型的核酸外切酶,它们参与DNA复制和修复以及RNA成熟和降解。
特点
核酸外切酶是一种核酸酶,其在其3个或5个末端之一处逐渐水解核酸链的磷酸二酯键。
磷酸二酯键由位于3'碳的羟基与位于5'碳的磷酸基之间的共价键形成。两个化学基团之间的结合导致酯类型的双键。核酸外切酶(通常是核酸酶)的功能是破坏这些化学键。
核酸外切酶种类繁多。这些酶可以使用DNA或RNA作为底物,具体取决于核酸酶的类型。同样,分子可以是单带或双带。
特征
在最佳条件下维持生物体生命的关键方面之一是基因组的稳定性。幸运的是,遗传材料具有一系列非常有效的机制,可以在受到影响时对其进行修复。
这些机制需要控制磷酸二酯键的断裂,并且如上所述,核酸酶是实现这一重要功能的酶。
聚合酶是在真核生物和原核生物中都存在的参与核酸合成的酶。在细菌中,已鉴定出三种类型,在真核生物中,已鉴定出五种类型。在这些酶中,核酸外切酶的活性是实现其功能所必需的。接下来,我们将看到他们如何做到的。
细菌中的核酸外切酶活性
在细菌中,所有三种聚合酶均具有核酸外切酶活性。聚合酶I在两个方向上具有活性:5'-3'和3'-5',而II和III仅在3'-5'方向上具有活性。
5'-3'活性使该酶可以从RNA中去除引物,该引物是由称为primase的酶添加的。随后,产生的缺口将被新合成的核苷酸填充。
第一个是由几个核苷酸组成的分子,它允许DNA聚合酶活性开始。因此,它将始终出现在复制事件中。
如果DNA聚合酶添加了一个不对应的核苷酸,由于核酸外切酶的活性,它可以纠正它。
真核生物中的核酸外切酶活性
这些生物中的五种聚合酶用希腊字母表示。仅γ,δ和ε显示出核酸外切酶活性,全部在3'-5'方向。
γDNA聚合酶与线粒体DNA的复制有关,而其余两个参与位于核中的遗传物质的复制及其修复。
降解
核酸外切酶是去除人体不再需要的某些核酸分子的关键酶。
在某些情况下,细胞必须防止这些酶的作用影响必须保存的核酸。
例如,将“帽”添加至信使RNA。这由末端鸟嘌呤和两个核糖单元的甲基化组成。据信帽的功能是保护DNA免受5'核酸外切酶作用。
例子
维持遗传稳定性的基本核酸外切酶之一是人类核酸外切酶I,缩写为hExo1。该酶存在于不同的DNA修复途径中。它与端粒的维护有关。
这种核酸外切酶可以修复两条链中的缺口,如果不修复,则可能导致染色体重排或缺失,从而导致患者罹患癌症或过早衰老。
应用领域
一些核酸外切酶已在商业上使用。例如,允许单带引物降解的核酸外切酶I(不能降解双带底物),核酸外切酶III用于定点诱变,λ核酸外切酶可用于去除位于核酸片段中的核苷酸。双带DNA的5'末端。
从历史上看,外切核酸酶是阐明将核酸的组成部分:核苷酸组成的键的性质的过程中的决定因素。
此外,在一些较旧的测序技术中,核酸外切酶的作用与质谱的使用结合在一起。
由于核酸外切酶的产物是寡核苷酸的逐步释放,因此它代表了进行序列分析的方便工具。尽管该方法效果不佳,但对于短序列很有用。
以此方式,核酸外切酶在实验室中被认为是用于核酸操作的非常灵活且无价的工具。
结构体
核酸外切酶具有极为不同的结构,因此无法概括其特征。对于我们在活生物体中发现的不同类型的核酸酶,可以推论相同的结果。因此,我们将描述点酶的结构。
取自模型生物大肠杆菌的核酸外切酶I(ExoI)是一种单体酶,参与遗传物质的重组和修复。由于晶体学技术的应用,其结构得以说明。
除了聚合酶的核酸外切酶结构域外,该酶还包括其他称为SH3的结构域。这三个区域结合在一起形成一种C,尽管有些片段使该酶看起来类似于O。
参考文献
- 华盛顿州的布雷耶(Breyer)和华盛顿的马修斯(Matthews)(2000)。大肠杆菌核酸外切酶I的结构表明如何实现合成能力。自然结构与分子生物学,7(12),1125。
- 布朗(T.)(2011)。遗传学导论:一种分子方法。花环科学。
- Davidson,J.,&Adams,RLP(1980)。戴维森核酸的生物化学。我扭转了。
- 萧YY,杜Y,陈,,王Wang,袁HS(2012)。核酸外切酶如何决定在核酸修饰中的何处停止:RNase T的晶体结构–产品复合物。核酸研究,40(16),8144-8154。
- Khare,V.,&Eckert,KA(2002)。DNA聚合酶的校对3'→5'核酸外切酶活性:对跨病变DNA合成的动力学屏障。突变研究/诱变的基础和分子机制,510(1-2),45-54。
- Kolodner,RD和Marsischky,GT(1999)。真核DNA错配修复。遗传学与发展的最新观点,9(1),89–96。
- Nishino,T.,&Morikawa,K.(2002)。核酸酶在DNA修复中的结构和功能:DNA剪刀的形状,握持力和刀片。癌基因,21(58),9022。
- Orans,J.,McSweeney,EA,Iyer,RR,Hast,MA,Hellinga,HW,Modrich,P.,&Beese,LS(2011)。人外切核酸酶1 DNA复合物的结构表明核酸酶家族的统一机制。Cell,145(2),212-223。
- 杨威(2011)。核酸酶:结构,功能和机制的多样性。《生物物理学季刊》,44(1),1-93。