Is helicase een enzym? 9 feiten (lees dit eerst!)

by

Het achtervoegsel -ase wordt toegevoegd aan het uiteinde van een enzym, afhankelijk van de naam van het substraat. Laten we enkele feiten leren over de enzymatische aard van helicase.

Helicase is een enzym dat nodig is voor het metabolisme van nucleïnezuur zoals replicatie, transcriptie, translatie, reparatie en recombinatie. Er zijn hoofdzakelijk twee soorten helicases, DNA- en RNA-helicase.

Ze behoren tot de groep van hydrolyserende enzymen. Omdat het helicase-enzym de DNA-helix uit elkaar haalt, wordt het helicase genoemd.

Laten we eens kijken wat voor soort enzym helicase is, waar ze worden gevonden, hoe ze worden geproduceerd en vele andere gerelateerde vragen in dit artikel.

Wat zijn helicase-enzymen?

Alle enzymen zijn eiwitten en alle enzymen zijn verdeeld in verschillende klassen op basis van hun rol. Laten we meer te weten komen over het helicase-enzym.

Helicase is een grote groep enzymen die behoort tot de klasse van hydrolasen die de splitsing van het substraat tot stand brengen. Het zijn in feite motoreiwitten die tijdens het replicatieproces in één richting bewegen. Ze helpen bij het scheiden van dubbelstrengs DNA voor de initiatie van het replicatieproces.

Cytoplasma van dierlijke cellen is toegankelijk via een klasse van moleculaire motoren die bekend staan ​​als motoreiwitten of helicase-enzymen. Door ATP te hydrolyseren, zetten ze chemische energie om in mechanisch werk.

Waar worden helicase-enzymen gevonden??

Alle eukaryoten bevatten helicase-enzym voor verschillende metabolische reacties. Laten we de exacte locatie van het helicase-enzym achterhalen.

Helicase-enzymen worden specifiek gevonden in het nucleaire gebied van een cel. In planten worden helicases gevonden in chloroplast, kernen en mitochondriën. In de kern worden helicases gevonden op het X-chromosoom.

Functies van helicase-enzym

Helicase is een van de belangrijke enzymen die worden gebruikt in de metabole route. Laten we meer te weten komen over de functies ervan.

Enkele van de belangrijke functies van helicase-enzymen worden hieronder gegeven:

  • Met behulp van de kracht van ATP-hydrolyse, die wordt gekenmerkt door het verbreken van waterstofbruggen tussen gegloeide nucleotidebasen, worden helicasen vaak gebruikt om de strengen van een dubbele DNA-helix of een zelf-gegloeid RNA-molecuul te scheiden.
  • Ze helpen ook om homologe DNA-recombinatie te vergemakkelijken en eiwitten die aan nucleïnezuren zijn gekoppeld te elimineren.
  • Helicases maken het voor RNA gemakkelijker om door metabolische processen te gaan, zoals translatie, transcriptie, ribosoombiogenese, RNA-splitsing, transport, bewerking en desintegratie.
  • Elke helicase beweegt geleidelijk langs de enkele nucleïnezuurstreng van de duplex met een richting die uniek is voor dat enzym.
  • Helicases kunnen in vivo aanzienlijk sneller werken dan in vitro, omdat hulpeiwitten helpen de vorkovergang te destabiliseren. 
  • Alle RNA-gerelateerde processen, inclusief transcriptie, splitsing en translatie, omvatten RNA-helicases, die verantwoordelijk zijn voor het wijzigen van de vorm van RNA-moleculen.
  • Alle helicasen hebben sequentiemotieven (sequentiepatroon van nucleotide en aminozuren) in hun kernstructuur die belangrijk zijn bij ATP-binding, ATP-hydrolyse en translocatie langs het nucleïnezuursubstraat.
  • RNA-helicases spelen een cruciale rol bij het herkennen van virion-RNA's.

Structuur van helicase-enzymen

Verschillende soorten helicase-enzymen zijn aanwezig in eukaryoten, afhankelijk van hun structuur en functie. Laten we meer over hun structuur onderzoeken.

Helicase heeft meestal een ringvormige hexamere structuur. De primaire structuur van DNA-helicase bestaat uit 3 polymeren met veertien lange ketens van aminozuurresiduen. Zes identieke subeenheden zijn hexagonaal gerangschikt in de DNA-helicase die wordt onthuld uit de kristalstructuur van bacteriofaag T7.

Onverwacht is de ring niet zesvoudig symmetrisch, maar is hij aanzienlijk samengedrukt. Behalve de eukaryote minichromosomale onderhoudshelicase (MCM), hebben alle hexamere helicases een kenmerkende ringvormige structuur en zijn ze homohexameren. De twaalf bekende hexamere helicases functioneren meestal in transcriptie, recombinatie en DNA-replicatie.

Wat voor enzym is helicase?

Alle enzymen zijn eiwitachtig van aard. Laten we onderzoeken wat voor soort enzym helicase is.

Helicase-enzymen zijn die enzymen die behoren tot de klasse van hydrolasen en de subklasse van translocases. Het complexe oprollen van het DNA-molecuul in chromosomen maakt het afwikkelen ervan een moeilijke taak. Door gebruik te maken van ATP-hydrolyse als energiebron, helpen helicase-enzymen bij het ontrafelen van de dubbele helix.

Wat is belangrijk aan helicase-enzymen??

Helicase-enzym speelt een cruciale rol tijdens DNA-replicatie. Laten we het belang van helicase-enzymen ontdekken.

Het helicase-enzym is belangrijk vanwege zijn substraatspecificiteit. Substraatspecificiteit kan worden bepaald door de richting waarin het op het molecuul beweegt. Helicase beweegt zich gewoonlijk op een nucleïnezuurmolecuul op een unidirectionele manier die ofwel 5'-3' of 3'-5' kan zijn.

De directionaliteit van de helicases wordt bepaald door de polariteit van de streng waaraan het is bevestigd. 5'3'-helicases hechten bijvoorbeeld zeer effectief aan substraten met een 5'-overhang, maar zeer slecht aan die met een 3'-ssDNA-overhang. 

Hoe worden helicase-enzymen geproduceerd en wanneer??

Helicase-enzymen zijn in feite eiwitvouwingen. Laten we onderzoeken hoe en wanneer helicase-enzymen worden gevormd.

Helicasen worden gevormd uit 464 aminozuurresiduen die een primaire structuur met lange keten omvatten. Tijdens replicatie interageren de zijketens van aminozuren met elkaar en produceren ze een tertiaire structuur van helicasen die functioneel is.

DNA-helicases ontwinden DNA op locaties die bekend staan ​​als de oorsprong van replicatie of ori tijdens DNA-replicatie, waar de synthese zal beginnen. De replicatievork, zo genoemd omdat de twee DNA-strengen gevorkt lijken als ze uit elkaar worden geritst, is een structuur die wordt gecreëerd terwijl DNA-helicase doorgaat met het afwikkelen van het DNA.

Wat zijn de drie modellen die worden gegeven voor het afwikkelen van DNA door enzymhelicasen?

Unidirectionele translocatie en basenpaarscheidingsmechanismen helpen bij het katalytisch afwikkelen van lange DNA-segmenten. Laten we eens kijken naar de drie modellen voor het afwikkelen van DNA.

De drie algemene modellen worden voorgesteld volgens de interactie van helicase met DNA-helix. Dit zijn :

  1. Wig model
  2. Torsiemodel en
  3. Helix-destabiliserend model.

Wigmodel

In het wigmodel bindt helicase aan het afwikkelgebied en is het stevig gebonden aan de ene streng van het DNA. De andere streng heeft geen specifieke interactie met de helicase.

Torsiemodel

In het torsiemodel grijpt de hexameerhelicase in op beide strengen, één streng is stevig gebonden aan de kanaalplaats, terwijl de andere streng ook interageert met het buitenste gebied van hexameer dat koppel genereert en beide strengen roteert.

Helix Destabiliserend model

In het helix-destabiliserende model interageert het hexameer met een van de gescheiden strengen in het centrale kanaal, en ook met het dsDNA op de buitenste delen van het hexameer. Het duplexgebied wordt gesmolten door de helicase en verplaatst zich in één richting langs het DNA in het centrale kanaal.

.

is helicase een enzym?
Drie voorgestelde modellen voor het afwikkelen van DNA door helicase-enzym

Classificatie van helicases

Afhankelijk van hun functie worden helicases ingedeeld in vele typen. Laten we eens kijken op welke basis helicase-enzymen worden geclassificeerd.

Helicase-enzymen worden onderscheiden op basis van ringstructuur, type helix en polariteit.

De classificatie van helicase-enzymen wordt hieronder beschreven:

Geclassificeerd op basis van vorming van ringstructuur

De enzymhelicasen worden ingedeeld in zes superfamilies (SF). De helicases die geen ringstructuur vormen, worden geclassificeerd in SF 1 en SF 2. Degenen die wel een ringstructuur vormen, worden geclassificeerd onder SF3-SF6.

Ingedeeld op basis van het type helix

Helicases worden ook geclassificeerd als α- en β-helicase, afhankelijk van het type helix dat erdoor moet worden gekatalyseerd. Helicases interageren over het algemeen met enkelstrengs DNA, terwijl β helicase interageert met dubbelstrengs DNA.

Geclassificeerd op basis van polariteit

Een andere classificatie van helicases wordt gedaan op basis van polariteit omdat ze samen met nucleïnezuur in één richting werken. Er zijn twee soorten translocatiepolariteit: Type A werkt in 3'-5'-polariteit, terwijl Type B goed werkt in 5'-3'-polariteit.

Conclusie

Om dit bericht af te ronden, concluderen we dat helicase een enzym is dat tot de klasse van hydrolasen behoort. Het helicases-enzym helpt bij het verbreken van de waterstofbindingen van nucleïnezuren om ze uit elkaar te halen voor DNA-replicatie. Afgezien van deze functie, nemen helicasen ook deel aan verschillende metabole routes zoals DNA-reparatie en recombinatie.

Lees ook: