Hvad er en helicase?
En helikase er et enzym, der løsner linjer af deoxyribonukleinsyre (DNA) eller ribonukleinsyre (RNA). Det bevæger sig normalt i en retning ned ad et dobbeltstrenget DNA-molekyle eller et selvbundet RNA-molekyle, idet det bryder hydrogenbindingerne mellem de komplementære nukleotidbasepar. Helicase-enzymer er vigtige for de cellulære processer med DNA-replikation og -reparation, transkription af DNA til RNA, protein-translation og skabelse af ribosomer.
Der er mange forskellige typer helikaseenzymer, herunder 24 forskellige helikaser i den menneskelige krop. Hver har en lidt anden struktur og driftsmetode. Nogle fungerer som monomerer eller enhedsenheder med en enhed, mens andre danner dimerer eller endda hexamerer, der kombinerer flere proteinunderenheder for optimal funktion. Alle helikaser deler mindst en vis grad af lighed i deres aminosyresekvens, og disse lignende områder antages at være involveret i bindingen af DNA- eller RNA-strengen eller bindingen og hydrolysen af adenosintriphosphat (ATP). Disse almindelige sekvensmotiver har hjulpet med i klassificeringen af helikaser i fem større familier.
Funktionen af en helikase varierer afhængigt af dens specifikke struktur og teknik til afvikling. Nogle er aktive og bruger ATP til at slappe af strengene, mens andre er passive og kræver ikke energi for at fungere. Da DNA- og RNA-molekyler kombineres og forbliver forbundet gennem brintbindinger, vil mange helikaser bruge molekyler af ATP til aktivt at bryde disse bindinger. Disse enzymer vil have et ATP-bindingssted, der gør det muligt for dem at hydrolysere ATP for at få den nødvendige energi til at bryde hydrogenbindingerne. Nedbrydningen af ATP vil ofte fremkalde enzymet ned DNA- eller RNA-strengen, hvilket gør dens bevægelse ensrettet og tillader det at forhindre, at de for nylig adskilte strenge rekombineres.
Andre helikaseenzymer bruger ikke aktive, energiske metoder til at adskille nukleotidbaseparene. I stedet fastgør de sig til DNA- eller RNA-strengene og venter, indtil lokale energiske udsving og bevægelsesændringer delvist snor strenge fra hinanden. Derefter translokeres og bindes de i den nydannede kløft op og forhindrer, at strengene genindtræder. Denne mekanisme er generelt langsommere, da den er afhængig af tilfældige og tilfældige bevægelser for afvikling, snarere end en direkte, kontrolleret mekanisme.
Nogle RNA-helikaseenzymer bruger en anden mekanisme til binding og afvikling. Mens mange RNA-helikaser fungerer på en måde, der ligner DNA-helikase, vil andre binde med et enkeltstrenget segment af RNA og vil også kræve ATP-binding. Disse helikaser vil faktisk ikke hydrolysere ATP'en eller hente energi fra den, men ATP'en er nødvendig for en ændring i form, der aktiverer enzymet.