Co to jest helikaza?

Helikaza jest enzymem, który rozpina połączone łańcuchy kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) lub kwasu rybonukleinowego (RNA). Zwykle porusza się w jednym kierunku w dół dwuniciowej cząsteczki DNA lub samozależnej cząsteczki RNA, przerywając wiązania wodorowe między komplementarnymi parami zasad nukleotydowych. Enzymy helikazy są ważne dla procesów komórkowych replikacji i naprawy DNA, transkrypcji DNA do RNA, translacji białka i tworzenia rybosomów.

Istnieje wiele różnych rodzajów enzymów helikazy, w tym 24 różnych helikaz w ludzkim ciele. Każda ma nieco inną strukturę i sposób działania. Niektóre działają jako monomery lub enzymy jednoczęściowe, podczas gdy inne tworzą dimery, a nawet heksamery, łącząc wiele podjednostek białkowych w celu uzyskania optymalnej funkcji. Wszystkie helikazy mają co najmniej pewien stopień podobieństwa w sekwencji aminokwasowej i uważa się, że te podobne obszary są zaangażowane w wiązanie nici DNA lub RNA lub wiązanie i hydrolizę trifosforanu adenozyny (ATP). Te wspólne motywy sekwencji pomogły w klasyfikacji helikaz do pięciu głównych rodzin.

Funkcja helikazy różni się w zależności od jej specyficznej struktury i techniki odwijania. Niektóre są aktywne, wykorzystują ATP do rozwijania pasm, podczas gdy inne są pasywne i nie wymagają energii do działania. Ponieważ cząsteczki DNA i RNA łączą się i pozostają połączone za pomocą wiązań wodorowych, wiele helikaz wykorzystuje cząsteczki ATP do aktywnego zerwania tych wiązań. Enzymy te będą miały miejsce wiązania ATP, które umożliwi im zhydrolizowanie ATP w celu uzyskania energii potrzebnej do zerwania wiązań wodorowych. Rozpad ATP często napędza enzym w dół nici DNA lub RNA, czyniąc jego ruch jednokierunkowym i pozwalając mu zapobiec rekombinacji ostatnio oddzielonych nici.

Inne enzymy helikazy nie wykorzystują aktywnych metod energetycznych do rozdzielania par zasad nukleotydowych. Zamiast tego przyłączają się do nici DNA lub RNA i czekają, aż lokalne fluktuacje energetyczne i zmiany ruchowe częściowo rozdzielią nici. Następnie przemieszczają się i wiążą w nowo utworzonej szczelinie, zapobiegając ponownemu łączeniu się pasm. Mechanizm ten jest na ogół wolniejszy, ponieważ zależy on od przypadkowych i przypadkowych ruchów podczas odwijania, a nie bezpośredniego, kontrolowanego mechanizmu.

Niektóre enzymy helikazy RNA będą wykorzystywać inny mechanizm wiązania i rozwijania. Podczas gdy wiele helikaz RNA działa w sposób podobny do helikazy DNA, inne wiążą się z jednoniciowym segmentem RNA i wymagają również wiązania ATP. Te helikazy faktycznie nie hydrolizują ATP ani nie czerpią z niego energii, ale ATP jest niezbędny do zmiany kształtu, która aktywuje enzym.