Qu'est-ce qu'un hélicase?
Une hélicase est une enzyme qui décompresse les brins joints d'acide désoxyribonucléique (ADN) ou d'acide ribonucléique (ARN). Il se déplace généralement dans une direction vers une molécule d'ADN double brin ou une molécule d'ARN auto-liée, brisant les liaisons hydrogène entre les paires de bases de nucléotides complémentaires. Les enzymes hélicase jouent un rôle important dans les processus cellulaires de la réplication et de la réparation de l’ADN, la transcription de l’ADN en ARN, la traduction des protéines et la création de ribosomes.
Il existe de nombreux types d'enzymes d'hélicase, y compris 24 hélicases différentes dans le corps humain. Chacun a une structure et un mode de fonctionnement légèrement différents. Certains fonctionnent comme des monomères, ou des enzymes unitaires, tandis que d'autres forment des dimères, voire des hexamères, combinant plusieurs sous-unités protéiques pour un fonctionnement optimal. Toutes les hélicases partagent au moins un certain degré de similitude dans leur séquence d'acides aminés et on pense que ces zones similaires sont impliquées dans la liaison de l'ADN ou du brin d'ARN ou dans la liaison et l'hydrolyse de l'adénosine triphosphate (ATP). Ces motifs de séquence communs ont contribué à la classification des hélicases en cinq grandes familles.
La fonction d'un hélicase varie en fonction de sa structure spécifique et de sa technique de déroulement. Certains sont actifs, utilisant l'ATP pour dérouler les brins, tandis que d'autres sont passifs et n'ont pas besoin d'énergie pour fonctionner. Étant donné que les molécules d’ADN et d’ARN se combinent et restent liées par des liaisons hydrogène, de nombreuses hélicases utiliseront des molécules d’ATP pour rompre activement ces liaisons. Ces enzymes auront un site de liaison à l'ATP qui leur permettra d'hydrolyser l'ATP pour obtenir l'énergie nécessaire à la rupture des liaisons hydrogène. La décomposition de l'ATP propulse souvent l'enzyme vers le bas du brin d'ADN ou d'ARN, rendant son mouvement unidirectionnel et lui permettant d'empêcher la recombinaison des brins récemment séparés.
D'autres enzymes hélicase n'utilisent pas de méthodes énergétiques actives pour séparer les paires de bases de nucléotides. Au lieu de cela, ils s'attachent aux brins d'ADN ou d'ARN et attendent que les fluctuations énergétiques locales et les changements de mouvements tordent partiellement les brins. Ils se déplacent ensuite et se lient dans l’espace nouvellement formé, empêchant les brins de se rejoindre. Ce mécanisme est généralement plus lent, car il dépend du hasard et de mouvements aléatoires pour se dérouler, plutôt que d'un mécanisme direct et contrôlé.
Certaines enzymes ARN hélicase utiliseront un mécanisme différent pour se lier et se dérouler. Alors que beaucoup d'ARN hélicases agissent d'une manière similaire à l'ADN hélicase, d'autres se lieront à un segment d'ARN simple brin et nécessiteront également une liaison à l'ATP. Ces hélicases ne vont pas réellement hydrolyser l'ATP ni en tirer de l'énergie, mais l'ATP est nécessaire pour un changement de forme qui activera l'enzyme.