nucleaser er enzymer, hvis funktion er at nedbryde nukleinsyrer, såsom ribonukleinsyre eller deoxyribonukleinsyre. Dette omtales som fuldstændig eller delvis fordøjelse af underlaget.
Hvad er nukleaser
Nukleaser er generelt ansvarlige for nedbrydningen af nukleinsyrer. Nukleinsyren kan nedbrydes både fra enderne af nukleinsyremolekylerne og fra dens centrum.
Der er også såkaldte restriktionsnukleaser, der kun skærer nukleinsyresekvenser ud fra visse regioner. Nukleaserne klassificeres efter forskellige kriterier. Et kriterium er typen af nukleinsyre (deoxyribonukleinsyre eller ribonukleinsyre). Et andet kriterium vedrører den sekundære struktur såsom dobbeltstreng eller enkeltstreng. Det er også vigtigt for udvælgelsen af kriterierne, om nedbrydningen finder sted fra enderne eller fra midten af molekylet. Det næste spørgsmål er hvor angrebsstedet er mellem 5 'og 3' positionerne i sukker-fosfatstrukturen.
Rollen af den sekvensspecifikke og uspecifikke basesekvens flyder også ind i bestemmelsen af klassificeringskriterierne. I henhold til disse kriterier er der forskellige klassificeringsklasser. Nukleaserne kan klassificeres i exonukleaser, endonukleaser, deoxyribonucleaser og ribonucleaser.
Funktion, effekt og opgaver
Funktionerne i nukleaserne er forskellige. En vigtig funktion er at spalte fremmed DNA eller RNA både sekvensspecifikt og ikke-specifikt. Begrænsningsendonukleaserne er ansvarlige for denne opgave.
De opdeler nukleinsyrerne på bestemte punkter væk fra dens ender. Enten er lignende nukleinsyresekvenser opdelt, eller der opstår uspecifikke sekvenser. Restonionsendonukleaserne er en del af immunsystemet, fordi de nedbryder fremmede nukleinsyrer. Ikke-specifikke nukleaser er ofte ansvarlige for fordøjelsen af nukleinsyrer. De fordøjer dog også nukleinsyrerne i de døde celler under programmeret celledød, apoptose. DNase, der forekommer især i bugspytkirtlen, leveren, blodplader og blodplasma, spiller en stor rolle her.
MRNA'et er påvirket af tilstedeværelsen af RNaser. Den kontrollerede nedbrydning af RNA styrer reguleringen af genekspression. Exonukleaserne nedbryder de individuelle DNA- eller RNA-molekyler fra enderne. Nukleinsyresekvensen er ikke relevant her. Funktionen af disse enzymer er at nedbryde nukleinsyrerne fuldstændigt i de tilsvarende nukleotider. Nukleotiderne tjener enten som byggesten til genopbygning af nukleinsyrer, eller de nedbrydes helt. I genteknologiske processer anvendes restriktionsnukleaser som molekylær skærende værktøjer til målrettet fjernelse af uønskede nukleinsyresekvenser.
Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier
Forskellen mellem DNaser og RNaser er et særligt vigtigt differentieringskriterium. DNaser nedbryder DNA. Der er både neutrale og sure DNaser. De neutrale DNaser dannes især i bugspytkirtlen, leveren, blodplasma og blodplader. Der kontrollerer de nedbrydningen af DNA som en del af apoptose.
Nedbrydning af DNA'et ved hjælp af neutral DNase fører til dannelse af nukleosid'-5-phosphater. For ikke at nedbryde det genetiske materiale uspecifikt danner den neutrale DNase et kompleks med proteinaktinet. Dette kompleks anses for at være oplagringsformen for nukleasen. Syre DNase (DNase II) er også til stede i bugspytkirtlen og blodplasmaet, men også i urin og modermælk. Ved hjælp af den sure DNase opdeles DNA'et i nucleosid´-3-phosphater. RNaser viser en større variation. Cirka 50 forskellige RNaser vides at eksistere hos mennesker, hvoraf 9 er relateret til sjældne arvelige sygdomme.
RNaserne kan igen opdeles i exoribonukleaser og endoribonukleaser, afhængigt af om RNA nedbrydes i enderne eller opdeles i strengen. RNaser har blandt andet en vigtig funktion i genregulering ved specifikt at begrænse levetiden for tRNA. De understøtter også den skræddersyede produktion af nyt RNA. Desuden er de som en del af immunsystemet involveret i kampen mod invaderende viralt RNA. De vigtigste RNaser inkluderer RNase A, RNase H, RNase P, RNase R og RNase D. RNase A opdeler specifikt RNA'et i henhold til en pyrimidin-nitrogenbase, såsom uracil eller cytosin. Det findes især i sved og nedbryder vira der, inden de kan trænge ind i organismen.
Derfor kaldes det ofte en miljønuklease. RNase H virker uspecifikt i DNA-RNA-heteroduplexer, hvor det nedbryder RNA-fraktionen. En heteroduplex fremstillet af RNA og DNA er en dobbelt streng bestående af de to forskellige typer nukleinsyrer. RNase fjerner RNA-monomerer forkert indbygget i DNA'et og erstatter dem med DNA-monomerer. RNase P fjerner forstadiet i produktionen af tRNA. RNase R hjælper med at nedbryde bakterielt mRNA, og RNase D er ansvarlig for behandlingen af tRNA.
Sygdomme og lidelser
Nukleaser er enzymer, hvis mangel eller funktionsfejl kan føre til alvorlige fysiske klager. Som allerede nævnt er ni RNaser forbundet med meget sjældne arvelige sygdomme.
For eksempel, hvis RNase H er utilstrækkelig aktiv, forekommer mutationer, strengbrud og akkumulering af DNA-sekvenser i RNA. Det såkaldte Aicardi-Goutières-syndrom udvikler sig, som manifesterer sig i børn som angreb af feber, opkast og ubehag. Nogle spædbørn mister indlærte motoriske færdigheder igen efter et par måneder. Mange patienter dør i den tidlige barndom. Årsagen til disse symptomer er inflammatoriske reaktioner, der er medieret af immunreaktioner til de berigede DNA-segmenter i RNA.
