Co je to helikáza?

Helikáza je enzym, který rozepíná spojené řetězce deoxyribonukleové kyseliny (DNA) nebo ribonukleové kyseliny (RNA). Obvykle se pohybuje jedním směrem dolů po dvouvláknové DNA molekule nebo self-vázané RNA molekule, přerušovat vodíkové vazby mezi páry komplementárních nukleotidových bází. Enzymy helikázy jsou důležité pro buněčné procesy replikace a opravy DNA, transkripce DNA do RNA, translace proteinů a tvorby ribozomů.

Existuje mnoho různých typů enzymů helikázy, včetně 24 různých helikas v lidském těle. Každý z nich má trochu jinou strukturu a způsob práce. Některé fungují jako monomery nebo enzymy s jednou jednotkou, zatímco jiné vytvářejí dimery nebo dokonce hexamery a kombinují více proteinových podjednotek pro optimální funkci. Všechny helikózy sdílejí alespoň určitou míru podobnosti ve své aminokyselinové sekvenci a předpokládá se, že tyto podobné oblasti se účastní vazby řetězce DNA nebo RNA nebo vazby a hydrolýzy adenosintrifosfátu (ATP). Tyto společné sekvenční motivy pomohly při klasifikaci helikóz do pěti hlavních rodin.

Funkce helikázy se liší v závislosti na její specifické struktuře a technice odvíjení. Některé jsou aktivní a využívají ATP k uvolnění pramenů, zatímco jiné jsou pasivní a nevyžadují energii, aby fungovaly. Protože molekuly DNA a RNA se kombinují a zůstávají propojeny vodíkovými vazbami, bude mnoho helikáz používat molekuly ATP k jejich aktivnímu přerušení. Tyto enzymy budou mít vazebné místo ATP, které jim umožní hydrolyzovat ATP, aby získaly energii potřebnou k přerušení vodíkových vazeb. Rozpad ATP bude často pohánět enzym po řetězci DNA nebo RNA, což způsobí jeho jednosměrný pohyb a umožní mu zabránit rekombinaci nedávno oddělených řetězců.

Jiné helikázové enzymy nepoužívají aktivní energetické metody k oddělení párů nukleotidových bází. Místo toho se připojují k řetězcům DNA nebo RNA a čekají, až se lokální energetické fluktuace a změny pohybu částečně stočí. Poté se přemístí a spojí v nově vytvořené mezeře, čímž zabrání opětovnému připojení pramenů. Tento mechanismus je obecně pomalejší, protože je závislý na náhodných a náhodných pohybech pro odvíjení, spíše než na přímém, kontrolovaném mechanismu.

Některé enzymy RNA helikázy budou používat jiný mechanismus vázání a odvíjení. Zatímco mnoho helikáz RNA působí podobným způsobem jako DNA helikáza, jiné se budou vázat s jednovláknovým segmentem RNA a budou také vyžadovat vazbu ATP. Tyto helikázy ve skutečnosti hydrolyzují ATP ani z něj nebudou získávat energii, ale ATP je nezbytná pro změnu tvaru, která aktivuje enzym.