Vad är en helikas?

Ett helikas är ett enzym som lossar samman förenade delar av deoxiribonukleinsyra (DNA) eller ribonukleinsyra (RNA). Det rör sig vanligtvis i en riktning neråt en dubbelsträngad DNA-molekyl eller en självbunden RNA-molekyl och bryter vätebindningarna mellan de komplementära nukleotidbasparen. Helikaseenzymer är viktiga för de cellulära processerna för DNA-replikation och -reparation, transkription av DNA till RNA, proteinöversättning och skapandet av ribosomer.

Det finns många olika typer av heliksenzymer, inklusive 24 olika helikaser i människokroppen. Var och en har en något annorlunda struktur och arbetsmetod. En del fungerar som monomerer, eller enzymer med en enhet, medan andra bildar dimerer eller till och med hexamerer och kombinerar flera proteinsubenheter för optimal funktion. Alla helikaser delar åtminstone en viss grad av likhet i deras aminosyrasekvens, och dessa liknande områden tros vara involverade i bindningen av DNA- eller RNA-strängen eller bindningen och hydrolysen av adenosintrifosfat (ATP). Dessa vanliga sekvensmotiv har bidragit till klassificeringen av helikaser i fem huvudfamiljer.

Helikasets funktion varierar beroende på den specifika strukturen och tekniken för avlindning. Vissa är aktiva och använder ATP för att varva ner trådarna, medan andra är passiva och inte kräver energi för att fungera. Eftersom DNA- och RNA-molekyler kombineras och förblir anslutna genom vätebindningar kommer många helikaser att använda molekyler av ATP för att aktivt bryta dessa bindningar. Dessa enzymer kommer att ha ett ATP-bindningsställe som gör det möjligt för dem att hydrolysera ATP för att få den energi som krävs för att bryta vätebindningarna. Nedbrytningen av ATP kommer ofta att driva enzymet ned DNA- eller RNA-strängen, vilket gör dess rörelse i en riktning och gör att det förhindrar att de nyligen separerade strängarna rekombineras.

Andra helikasenzymer använder inte aktiva energimetoder för att separera nukleotidbaspar. Istället fäster de sig på DNA- eller RNA-strängarna och väntar tills lokala energiförändringar och rörelser förändras delvis delade isär. De translokalerar sedan och binder i det nybildade gapet och förhindrar att strängarna går igen. Denna mekanism är i allmänhet långsammare, eftersom den är beroende av slump och slumpmässiga rörelser för avlindning, snarare än en direkt, kontrollerad mekanism.

Vissa RNA-helikaseenzymer använder en annan mekanism för bindning och avlindning. Medan många RNA-helikaser verkar på ett sätt som liknar DNA-helikas, kommer andra att binda med ett enda strängat segment av RNA och kommer också att kräva ATP-bindning. Dessa helikaser kommer inte att hydrolysera ATP eller hämta energi från den, men ATP är nödvändig för en formändring som aktiverar enzymet.