ヘリカーゼとは？

ヘリカーゼは、デオキシリボ核酸（DNA）またはリボ核酸（RNA）の結合された鎖を解凍する酵素です。 通常、二本鎖DNA分子または自己結合RNA分子を一方向に移動し、相補的なヌクレオチド塩基対間の水素結合を破壊します。 ヘリカーゼ酵素は、DNAの複製と修復、DNAからRNAへの転写、タンパク質の翻訳、およびリボソームの作成の細胞プロセスに重要です。

人体には24種類のヘリカーゼなど、さまざまな種類のヘリカーゼ酵素があります。 それぞれの構造と操作方法はわずかに異なります。 モノマーまたは単一ユニットの酵素として機能するものもあれば、最適な機能のために複数のタンパク質サブユニットを組み合わせてダイマーまたはヘキサマーを形成するものもあります。 すべてのヘリカーゼは、アミノ酸配列において少なくともある程度の類似性を共有しており、これらの類似領域は、DNAまたはRNA鎖の結合またはアデノシン三リン酸（ATP）の結合および加水分解に関与していると考えられています。 これらの一般的な配列モチーフは、ヘリカーゼを5つの主要なファミリーに分類するのに役立ちました。

ヘリカーゼの機能は、その特定の構造と巻き戻し技術によって異なります。 ATPを利用してストランドをほどくアクティブなものもあれば、パッシブで機能するためにエネルギーを必要としないものもあります。 DNAとRNA分子は結合し、水素結合を介して接続されたままなので、多くのヘリカーゼはATPの分子を使用してこれらの結合を積極的に切断します。 これらの酵素にはATP結合部位があり、ATPを加水分解して水素結合を切断するのに必要なエネルギーを得ることができます。 ATPの分解は、酵素をDNAまたはRNA鎖に沿って下に移動させ、その運動を一方向にし、最近分離した鎖の再結合を防ぐことができます。

他のヘリカーゼ酵素は、ヌクレオチド塩基対を分離するために活発なエネルギー法を使用しません。 代わりに、それらはDNAまたはRNA鎖に付着し、局所的なエネルギーの変動と動きの変化が部分的に鎖をねじるまで待ちます。 次に、それらは新しく形成されたギャップに移動して結合し、鎖が再結合するのを防ぎます。 このメカニズムは、直接制御されたメカニズムではなく、巻き戻しのチャンスとランダムな動きに依存しているため、一般に低速です。

一部のRNAヘリカーゼ酵素は、結合と巻き戻しに異なるメカニズムを使用します。 多くのRNAヘリカーゼはDNAヘリカーゼと同様に機能しますが、他のRNAヘリカーゼはRNAの一本鎖セグメントと結合し、ATP結合も必要とします。 これらのヘリカーゼは実際にATPを加水分解したり、そこからエネルギーを得たりしませんが、ATPは酵素を活性化する形状の変化に必要です。