Nuklease adalah enzim yang fungsinya merendahkan asid nukleik seperti asid ribonukleik or asid deoksiribonukleik. Ini disebut sebagai pencernaan substrat lengkap atau separa.
Apa itu nuklease?
Nuklease secara amnya bertanggungjawab terhadap penurunan asid nukleik. Dalam proses ini, asid nukleik dapat diturunkan dari hujung asid nukleik molekul dan juga dari tengahnya. Terdapat juga apa yang disebut nuklease sekatan, yang hanya memotong urutan asid nukleik dari kawasan tertentu. Nuklease dikelaskan mengikut pelbagai kriteria. Satu kriteria adalah jenis asid nukleik (asid deoksiribonukleik or asid ribonukleik). Kriteria lain berkaitan struktur sekunder seperti helai dua atau helai tunggal. Ini juga penting untuk pemilihan kriteria sama ada penurunan berlaku dari hujung atau dari tengah molekul. Soalan seterusnya adalah di mana lokasi serangan terletak di antara laman 5 ′ dan laman 3 XNUMX XNUMX gula-fosfat perancah. Peranan urutan asas urutan khusus dan tidak spesifik juga memasuki penentuan kriteria klasifikasi. Mengikut kriteria ini, hasil kelas klasifikasi yang berbeza. Oleh itu, nuklease dapat diklasifikasikan menjadi exonucleases, endonucleases, deoxyribonucleases, dan ribonucleases.
Fungsi, tindakan, dan tugas
Fungsi nuklease adalah pelbagai. Salah satu fungsi penting adalah membelah DNA asing atau RNA baik secara urutan-spesifik dan tidak spesifik. Endonuklease sekatan bertanggungjawab untuk tugas ini. Mereka membelah asid nukleik di laman web tertentu dari hujungnya. Dalam proses tersebut, sama ada urutan asid nukleik yang serupa dibelah atau urutan yang tidak spesifik dihasilkan. Endonuklease sekatan adalah sebahagian daripada sistem imun, kerana mereka menurunkan nukleik asing asid. Nuklease bukan spesifik sering bertanggungjawab untuk mencerna nukleik asid. Walau bagaimanapun, mereka juga mencerna nukleik asid sel mati semasa kematian sel yang diprogramkan, apoptosis. DNase, yang banyak terdapat di pankreas, hati, platelet and darah plasma, memainkan peranan utama dalam proses ini. MRNA dipengaruhi oleh kehadiran RNases. Degradasi terkawal RNA mengawal peraturan gen ungkapan. Eksonuklease menurunkan DNA atau RNA individu molekul dari hujung. Di sini, urutan asid nukleik tidak relevan. Fungsi ini enzim adalah untuk menurunkan asid nukleik menjadi nukleotida yang sesuai. Dalam proses tersebut, nukleotida berfungsi lagi sebagai blok bangunan untuk pembinaan asid nukleik yang diperbaharui atau mereka mengalami degradasi sepenuhnya. Dalam Kejuruteraan genetik prosedur, nuklease sekatan digunakan sebagai alat pemotongan molekul untuk menyingkirkan urutan asid nukleik yang tidak diingini.
Pembentukan, kejadian, sifat, dan nilai optimum
Perbezaan antara DNases dan RNases adalah kriteria pembezaan yang sangat penting. DNases menurunkan DNA. Terdapat DNase neutral dan berasid. DNase neutral dihasilkan terutamanya di pankreas, hati, darah plasma dan platelet. Di sana mereka mengawal degradasi DNA dalam proses apoptosis. Kemerosotan DNA oleh DNase neutral membawa kepada pembentukan fosfat nukleosida'-5. Agar tidak merosakkan bahan genetik secara tidak spesifik, DNase neutral membentuk kompleks dengan protein aktin. Kompleks ini dianggap sebagai bentuk penyimpanan nuclease. Asid DNase (DNase II) juga terdapat di pankreas dan darah plasma, tetapi juga dalam air kencing dan susu ibu. Dengan bantuan asid DNase, DNA dibelah menjadi nukleosida'-3 fosfat. RNases menunjukkan kepelbagaian yang lebih besar. Pada manusia, terdapat kira-kira 50 RNase yang berbeza, 9 di antaranya berkaitan dengan penyakit keturunan yang jarang berlaku. RNases pada gilirannya dapat dibahagikan kepada exoribonucleases dan endoribonucleases, bergantung pada sama ada RNA terdegradasi dari hujung atau terputus dalam helai. Antara fungsi lain, RNases memainkan peranan penting dalam gen peraturan dengan secara khusus membatasi jangka hayat tRNA. Mereka juga membantu penghasilan RNA baru dengan cara yang tepat. Selanjutnya, sebagai komponen dari sistem imun, mereka terlibat dalam memerangi RNA virus yang menyerang. RNase yang paling penting merangkumi RNase A, RNase H, RNase P, RNase R dan RNase D. RNase A secara khusus membelah RNA mengikut piramidin nitrogen asas seperti uracil atau sitosin. Ia terutama terdapat pada peluh, di mana ia pecah virus sebelum mereka dapat memasuki organisma. Atas sebab ini, ia sering disebut sebagai nuclease persekitaran. RNase H bertindak secara tidak khusus pada heterodupleks DNA-RNA, merosakkan bahagian RNA. Heterodupleks RNA dan DNA adalah untai ganda yang terdiri daripada dua jenis asid nukleik. RNase membuang monomer RNA yang secara tidak sengaja dimasukkan ke dalam DNA dan menggantikannya dengan monomer DNA. RNase P menghilangkan pendahulu dalam penghasilan tRNA. RNase R membantu menurunkan mRNA bakteria, dan RNase D sebahagiannya bertanggungjawab untuk memproses tRNA.
Penyakit dan gangguan
Nuklease adalah enzim ketiadaan atau kerosakan boleh membawa kepada penyakit fizikal yang serius. Seperti disebutkan sebelumnya, sembilan RNase dikaitkan dengan penyakit keturunan yang sangat jarang berlaku. Sebagai contoh, aktiviti RNase H yang tidak mencukupi membawa kepada mutasi, pecahan helai dan pengumpulan urutan DNA dalam RNA. Ini mengakibatkan apa yang disebut sindrom Aicardi-Goutières, yang sudah menampakkan diri pada bayi dalam episod demam, muntah dan kesetiaan. Pada beberapa bayi, kemahiran motor yang dipelajari hilang lagi setelah beberapa bulan. Ramai pesakit mati pada awal zaman kanak-kanak. Gejala-gejala ini disebabkan oleh reaksi keradangan yang dimediasi oleh tindak balas imun terhadap segmen DNA yang diperkaya dalam RNA.
