Nukleázy jsou enzymy jehož funkcí je degradovat nukleové kyseliny jako kyselina ribonukleová or deoxyribonukleová kyselina. Toto se označuje jako úplné nebo částečné trávení substrátu.
Co jsou to nukleázy?
Nukleázy jsou obecně zodpovědné za degradaci nukleové kyseliny. V tomto procesu může být nukleová kyselina degradována z konců nukleové kyseliny molekuly stejně jako z jeho středu. Existují také takzvané restrikční nukleázy, které štěpí sekvence nukleových kyselin pouze z určitých oblastí. Nukleázy jsou klasifikovány podle různých kritérií. Jedním kritériem je typ nukleové kyseliny (deoxyribonukleová kyselina or kyselina ribonukleová). Další kritérium se týká sekundární struktury, jako je dvouvláknová nebo jednovláknová. Je také důležité pro výběr kritérií, zda k degradaci dochází z konců nebo ze středu molekuly. Další otázkou je, kde se místo útoku nachází mezi 5 'místem a 3' místem webu cukr-fosfát lešení. Role sekvenčně specifické a nespecifické základní sekvence také vstupuje do stanovení klasifikačních kritérií. Podle těchto kritérií vznikají různé klasifikační třídy. Nukleázy lze tedy rozdělit na exonukleázy, endonukleázy, deoxyribonukleázy a ribonukleázy.
Funkce, akce a úkoly
Funkce nukleáz jsou různé. Jednou důležitou funkcí je štěpit cizí DNA nebo RNA sekvenčně specifickým i nespecifickým způsobem. Za tento úkol jsou odpovědné restrikční endonukleázy. Štěpí nukleové kyseliny na konkrétních místech daleko od jeho konců. V tomto procesu se štěpí buď podobné sekvence nukleové kyseliny, nebo se produkují nespecifické sekvence. Restrikční endonukleázy jsou součástí imunitní systém, protože degradují cizí jádro kyseliny. Nespecifické nukleázy jsou často zodpovědné za trávení nukleových kyselin kyseliny. Také však tráví nukleovou kyselinu kyseliny mrtvých buněk během programované buněčné smrti, apoptózy. DNáza, která je obzvláště hojná ve slinivce břišní, játra, destičky a krev plazma, hraje v tomto procesu hlavní roli. MRNA je ovlivněna přítomností RNáz. Řízená degradace RNA řídí regulaci gen výraz. Exonukleázy degradují individuální DNA nebo RNA molekuly od konců. Zde je sekvence nukleové kyseliny irelevantní. Funkce těchto enzymy znamená úplnou degradaci nukleových kyselin na odpovídající nukleotidy. V tomto procesu nukleotidy buď slouží znovu jako stavební kameny pro obnovenou konstrukci nukleových kyselin, nebo jsou zcela degradovány. v genetické inženýrství postupy, restrikční nukleázy se používají jako nástroje pro řezání molekul pro cílené odstranění nežádoucích sekvencí nukleových kyselin.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Rozdíl mezi DNázami a RNázami je obzvláště důležitým rozlišovacím kritériem. DNázy degradují DNA. Existují neutrální i kyselé DNázy. Neutrální DNázy se produkují zejména ve slinivce břišní, játra, krev plazma a destičky. Tam regulují degradaci DNA v průběhu apoptózy. Degradace DNA neutrální DNázou vede k tvorbě nukleosid'-5 fosfátů. Aby nedocházelo k nespecifickému rozkladu genetického materiálu, tvoří neutrální DNáza komplex s proteinovým aktinem. Tento komplex je považován za skladovací formu nukleázy. Kyselinová DNáza (DNáza II) je také přítomna v pankreatu a krev plazma, ale také v moči a mateřské mléko. Pomocí kyselé DNázy se DNA štěpí na nukleosid'-3 fosfáty. RNázy vykazují větší rozmanitost. U lidí je známo asi 50 různých RNáz, z nichž 9 je spojeno se vzácnými dědičnými chorobami. RNázy lze zase rozdělit na exoribonukleázy a endoribonukleázy, v závislosti na tom, zda je RNA degradována z konců nebo štěpena uvnitř řetězce. Mezi dalšími funkcemi hrají RNázy důležitou roli v gen regulace specifickým omezením životnosti tRNA. Pomáhají také při výrobě nové RNA přesně zapadajícím způsobem. Dále jako součást imunitní systémpodílejí se na boji proti napadení virové RNA. Mezi nejdůležitější RNázy patří RNáza A, RNáza H, RNáza P, RNáza R a RNáza D. RNáza A specificky štěpí RNA podle pyrimidinu dusík bází, jako je uracil nebo cytosin. Je zvláště přítomen v potu, kde se rozpadá viry než mohou vstoupit do organismu. Z tohoto důvodu se často označuje jako ekologická nukleáza. RNáza H působí nespecificky na heteroduplexy DNA-RNA a degraduje část RNA. Heteroduplex RNA a DNA je dvojitý řetězec složený ze dvou různých typů nukleových kyselin. RNáza odstraňuje RNA monomery, které jsou omylem zabudovány do DNA, a nahrazuje je DNA monomery. RNáza P odstraňuje prekurzor produkce tRNA. RNáza R pomáhá degradovat bakteriální mRNA a RNáza D je částečně zodpovědná za zpracování tRNA.
Nemoci a poruchy
Nukleázy jsou enzymy jejichž nepřítomnost nebo závada mohou vést vážným fyzickým onemocněním. Jak již bylo zmíněno dříve, devět RNáz je spojeno s velmi vzácnými dědičnými chorobami. Například nedostatečná aktivita RNázy H vede k mutacím, zlomům řetězců a akumulaci sekvencí DNA v RNA. Výsledkem je takzvaný Aicardi-Goutièresův syndrom, který se již u kojenců projevuje horečnatými epizodami, zvracení a vrtkavost. U některých kojenců se naučená motorika po několika měsících opět ztratí. Mnoho pacientů zemře brzy dětství. Tyto příznaky jsou způsobeny zánětlivými reakcemi zprostředkovanými imunitními odpověďmi na obohacené segmenty DNA v RNA.
