Екзонуклеази

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Ця стаття не містить посилань на джерела. Ви можете допомогти поліпшити цю статтю, додавши посилання на надійні (авторитетні) джерела. Матеріал без джерел може бути піддано сумніву та вилучено. (липень 2014)
Рис.1 3' - 5' екзонуклеаза, асоційована з ДНК-полімеразою І

Екзонуклеази — нуклеази, які розщеплюють полінуклеотидні ланцюжки по одній субодиниці з кінця полінуклеотидного ланцюжка. Ці ферменти гідролізують фосфодіефірні зв'язки або з 3'-, або з 5'-кінця молекули. Відомі як у вигляді окремих ферментів, так і у вигляді частин великих білкових комплексів.

ДНК-полімераза I містить 5'-екзонуклеазу, що відщеплює РНК-праймер безпосередньо вгорі від точки синтезу ДНК в 3' → 5' напрямку. Це дозволяє полімеразі синтезувати нуклеотиди ДНК замість РНК, які відщеплює екзонуклеаза. Іншим прикладом є один з головних механізмів деградації РНК серед архей та еукаріотів, що використовує великий білковий екзосомний комплекс, що значною мірою складається з 3' → 5' екзорибонуклеаз.



Відмінності між ендонуклеазами та екзонуклеазами [1][ред. | ред. код]

Характеристика Ендонуклеази Екзонуклеази
Механізм дії Розділяє нуклеотидну послідовність на 2 або більше фрагментів Поодиноке відщеплення нуклеотидів з кінця нуклеотидної послідовності, поодиноко
Місце дії З середини полінуклеотидної послідовності З кінця полінуклеотидної послідонвості
3' або 5'-ОН - групи Не потрібні Необхідні
Лаг - фаза Проходять лаг - фазу перед своєю активністю Відсутня
Специфічність Сиквенс-специфічні Неспецифічні
Результат Відщеплює олігонуклеотиди Відщеплює нуклеотиди
Значення Відіграють важливу роль у відновленні ДНК, блокування проникнення патогенів Відновлення, стабілізація та перевірка ДНК (як і в ендонуклеаз), але не блокують проникнення патогенів
Рис.2 Принцип дії ендо- та екзонуклеаз

Типи екзонуклеаз у E.coli[ред. | ред. код]

Рис.3 Екзонуклеазна активність RecBCD (екзонуклеаза V) у E.Coli

У 1971 р. Ізраїль Роберт Леман, американський біохімік литовського походження, дослідив екзонуклеазу типу І на прикладі E.coli. В той же час повідомлялося про проведення різноманітних досліджень в області вивчення екзонуклеаз ІІ, ІІІ, IV, V, VI, VII та VIII. Кожен з типів нуклеаз виконує певні функції та вимагає своїх особливостей для роботи [2].

  • Екзонуклеаза I розщеплює одноланцюгову ДНК у напрямку 3' → 5', вивільняючи дезоксирибонуклеозид 5'-монофосфати один за одним. Вона не розщеплює ланцюги ДНК, які не містять кінцевих 3'-OH - груп, оскільки вони блокуються фосфорильними або ацетильними групами [3].
  • Екзонуклеаза ІІ асоційована із ДНК-полімеразою І, яка містить 5'-екзонуклеазу, яка від’єднує РНК-праймер, що міститься безпосередньо перед місцем синтезу ДНК у порядку 5' → 3' кінця.
  • Екзонуклеаза III володіє 4-ма каталітични активностями:

- 3'-5' екзодезоксирибонуклеазна активність, яка є специфічною для дволанцюгової ДНК;

- активність РНК-ази;

- активність 3' фосфатази;

- активність ендонуклеази AP (пізніше було встановлено, що її назвали ендонуклеазою II) [4].

  • Екзонуклеаза IV приєднує молекулу води, тому вона може розірвати зв'язок олігонуклеотиду з нуклеозид 5' монофосфатом. Для функціонування за більш високих температур, ніж екзонуклеаза I, цьому типу ферментів необхідна наявність іонів Mg 2+ [5].
  • Екзонуклеаза V — це 3'-5' гідролізуючий фермент, який каталізує лінійну дволанцюгову ДНК і одноланцюгову ДНК, для чого йому необхідна присутність Ca2+ [6]. Цей фермент виконує важливу роль у процесі гомологічної рекомбінації. Екзонуклеаза VIII — являє собою 5'-3'-димерний білок, якому не потрібен АТФ або будь-які розриви у послідовності, однак він потребує вільної 5'-ОН-групи для виконання своєї функції.

Людські екзонуклеази[ред. | ред. код]

3'-5' ендонуклеаза людського типу має важливе значення для належного процесингу пре-мРНК гістону, в якій U7 snRNP керує єдиним процесом розщеплення. Після видалення наступного продукту розщеплення (DCP) Xrn1 продовжує подальше розщеплення продукту, поки він повністю не розпадеться [7]. Це дає можливість повторно використовувати нуклеотиди. Xrn1 пов'язаний з активністю котранскрипційного розщеплення (CoTC), який діє як попередник для розвитку вільного 5' - незахищеного кінця, тому екзонуклеаза може видаляти та розкладати продукт розщеплення, що йде далі (DCP). Внаслідок цього ініціюється припинення транскрипції, оскільки людському організму немає сенсу накопичувати в своєму тілі ланцюги ДНК або РНК [8].

Екзонуклеази дріжджів[ред. | ред. код]

CCR4-Not є загальним комплексом регуляції транскрипції в дріжджах, які брунькуються, та який, як з’ясовано, пов’язаний з метаболізмом мРНК, ініціацією транскрипції та деградацією мРНК. Досліджено, що CCR4 містить РНК і володіє екзонуклеазною активністю до одноланцюгової ДНК у 3'-5' напрямі [9]. Іншим компонентом, пов’язаним з CCR4-Not, є білок CAF1, який містить 3'-5' або 5'-3' екзонуклеазні домени в миші та вільноживучої нематоди. Цей білок не було виявлено в дріжджах, що свідчить про те, що він, скоріше за все, має аномальний екзонуклеазний домен, подібний до того, який спостерігається у багатоклітинних тварин [10].

Дріжджі містять екзонуклеази Rat1 і Xrn1. Rat1 працює так само, як екзонуклеаза людського типу (Xrn2), а функція Xrn1 у цитоплазмі здійснюєтья в напрямку від 5' до 3' кінця для деградації РНК (рРНК до 5,8s і 25s) за відсутності Rat1 [11] [12].

Коронавірусні екзонуклеази[ред. | ред. код]

У бета-штаммів коронавірусів, до яких також належить і SARS-CoV-2, присутня екзонуклеаза nsp14-ExoN. Вона є складовою вірусного геному, яка відповідає за рекомбінацію та бере участь у появі нового штаму [13].


Див. також[ред. | ред. код]

Сахарин Це незавершена стаття з молекулярної біології.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.

Джерела[ред. | ред. код]

  1. ↑ N, Supriya (15 січня 2019). Difference Between Endonuclease and Exonuclease (with Comparison Chart). Biology Reader (амер.). Процитовано 5 листопада 2022.
  2. ↑ Boyer, Paul D.; Krebs, Edwin G.; Sigman, D. S.; Tamanoi, Fuyuhiko; Dalbey, Ross E.; Hackney, David D.; Clarke, Steven G.; Koehler, Carla M.; Menon, Anant Kumar (1970-). The enzymes. New York: Academic Press. ISBN 0-12-122701-4. OCLC 134449.
  3. ↑ Lehman, I. R.; Nussbaum, A. L. (1 серпня 1964). The Deoxyribonucleases of Escherichia coli: V. ON THE SPECIFICITY OF EXONUCLEASE I (PHOSPHODIESTERASE). Journal of Biological Chemistry (English) . Т. 239, № 8. с. 2628—2636. doi:10.1016/S0021-9258(18)93898-6. ISSN 0021-9258. PMID 14235546. Процитовано 5 листопада 2022.
  4. ↑ Internet Archive (1967). Nucleic acids. New York : Academic Press. ISBN 978-0-12-181854-8.
  5. ↑ Mishra, Nawin C. (1995). Molecular biology of nucleases. Boca Raton: CRC Press. ISBN 0-8493-7658-0. OCLC 31436640.
  6. ↑ Julin, Douglas A. (2000). Vaughan, Pat (ред.). Detection and Quantitation of RecBCD Enzyme (Exonuclease V) Activity. DNA Repair Protocols: Prokaryotic Systems (англ.). Totowa, NJ: Humana Press. с. 91—105. doi:10.1385/1-59259-068-3:91. ISBN 978-1-59259-068-1.
  7. ↑ Yang, Xiao-cui; Sullivan, Kelly D.; Marzluff, William F.; Dominski, Zbigniew (2009-1). Studies of the 5′ Exonuclease and Endonuclease Activities of CPSF-73 in Histone Pre-mRNA Processing. Molecular and Cellular Biology. Т. 29, № 1. с. 31—42. doi:10.1128/MCB.00776-08. ISSN 0270-7306. PMC 2612496. PMID 18955505. Процитовано 5 листопада 2022.
  8. ↑ SEO Issues and Website Marketing Blog. SEO Issues and Website Marketing Blog (англ.). 8 листопада 2015. Процитовано 5 листопада 2022.
  9. ↑ Chen, Junji; Chiang, Yueh-Chin; Denis, Clyde L. (15 березня 2002). CCR4, a 3′–5′ poly(A) RNA and ssDNA exonuclease, is the catalytic component of the cytoplasmic deadenylase. The EMBO Journal. Т. 21, № 6. с. 1414—1426. doi:10.1093/emboj/21.6.1414. ISSN 0261-4189. PMID 11889047. Процитовано 5 листопада 2022.
  10. ↑ archive.ph. archive.ph. Архів оригіналу за 18 липня 2012. Процитовано 5 листопада 2022.
  11. ↑ Henry, Y; Wood, H; Morrissey, J P; Petfalski, E; Kearsey, S; Tollervey, D (15 травня 1994). The 5' end of yeast 5.8S rRNA is generated by exonucleases from an upstream cleavage site. The EMBO Journal. Т. 13, № 10. с. 2452—2463. ISSN 0261-4189. PMID 7515008. Процитовано 5 листопада 2022.
  12. ↑ Geerlings, T. H.; Vos, J. C.; Raué, H. A. (1 грудня 2000). The final step in the formation of 25S rRNA in Saccharomyces cerevisiae is performed by 5'-->3' exonucleases. RNA (англ.). Т. 6, № 12. с. 1698—1703. ISSN 1355-8382. PMID 11142370. Процитовано 5 листопада 2022.
  13. ↑ Gribble, Jennifer; Stevens, Laura J.; Agostini, Maria L.; Anderson-Daniels, Jordan; Chappell, James D.; Lu, Xiaotao; Pruijssers, Andrea J.; Routh, Andrew L.; Denison, Mark R. (19 січня 2021). The coronavirus proofreading exoribonuclease mediates extensive viral recombination. PLoS Pathogens. Т. 17, № 1. с. e1009226. doi:10.1371/journal.ppat.1009226. ISSN 1553-7366. PMC 7846108. PMID 33465137. Процитовано 5 листопада 2022.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Екзонуклеази&oldid=40430434