Nucleasas

Nucleasas son enzimas cuya función es descomponer ácidos nucleicos como el ácido ribonucleico o el ácido desoxirribonucleico. Esto se denomina digestión completa o parcial del sustrato.

Que son las nucleasas

Las nucleasas son generalmente responsables de la degradación de los ácidos nucleicos. El ácido nucleico se puede descomponer tanto desde los extremos de las moléculas de ácido nucleico como desde su centro.

También existen las llamadas nucleasas de restricción, que cortan secuencias de ácido nucleico solo de ciertas regiones. Las nucleasas se clasifican según varios criterios. Un criterio es el tipo de ácido nucleico (ácido desoxirribonucleico o ácido ribonucleico). Otro criterio se refiere a la estructura secundaria, como doble o monocatenario. También es importante para la selección de los criterios si la degradación tiene lugar desde los extremos o desde el medio de la molécula. La siguiente pregunta es dónde se encuentra el sitio de ataque entre las ubicaciones 5 'y 3' de la estructura de azúcar-fosfato.

El papel de la secuencia de bases específica e inespecífica de la secuencia también fluye en la determinación de los criterios de clasificación. Según estos criterios, existen diferentes clases de clasificación. Las nucleasas se pueden clasificar en exonucleasas, endonucleasas, desoxirribonucleasas y ribonucleasas.

Función, efecto y tareas

Las funciones de las nucleasas son diversas. Una función importante es escindir el ADN o ARN extraño tanto de secuencia específica como inespecífica. Las endonucleasas de restricción son responsables de esta tarea.

Dividen los ácidos nucleicos en ciertos puntos lejos de sus extremos. Se escinden secuencias de ácidos nucleicos similares o surgen secuencias inespecíficas. Las endonucleasas de restricción son parte del sistema inmunológico porque descomponen los ácidos nucleicos extraños. Las nucleasas inespecíficas son a menudo responsables de la digestión de los ácidos nucleicos. Sin embargo, también digieren los ácidos nucleicos de las células muertas durante la muerte celular programada, apoptosis. La ADNasa, que se encuentra particularmente en el páncreas, el hígado, las plaquetas y el plasma sanguíneo, juega un papel importante aquí.

El ARNm está influenciado por la presencia de ARNasas. La descomposición controlada del ARN controla la regulación de la expresión génica. Las exonucleasas descomponen las moléculas individuales de ADN o ARN de los extremos. La secuencia de ácido nucleico es irrelevante aquí. La función de estas enzimas es descomponer completamente los ácidos nucleicos en los nucleótidos correspondientes. Los nucleótidos sirven como bloques de construcción para la reconstrucción de ácidos nucleicos o se descomponen por completo. En los procesos de ingeniería genética, las nucleasas de restricción se utilizan como herramientas de corte molecular para la eliminación dirigida de secuencias de ácidos nucleicos no deseadas.

Educación, ocurrencia, propiedades y valores óptimos

La distinción entre DNasas y RNasas es un criterio de diferenciación particularmente importante. Las ADNasas descomponen el ADN. Hay DNasas neutras y ácidas. Las ADNasas neutras se forman particularmente en el páncreas, hígado, plasma sanguíneo y plaquetas. Allí controlan la descomposición del ADN como parte de la apoptosis.

La degradación del ADN por medio de ADNasa neutra conduce a la formación de nucleósido'-5-fosfatos. Para no degradar el material genético de forma inespecífica, la DNasa neutra forma un complejo con la proteína actina. Este complejo se considera una forma de almacenamiento de la nucleasa. La ADNasa ácida (DNasa II) también está presente en el páncreas y el plasma sanguíneo, pero también en la orina y la leche materna. Con la ayuda de la ADNasa ácida, el ADN se divide en nucleósido´-3-fosfatos. Las RNasas muestran una mayor variedad. Se conocen alrededor de 50 RNasas diferentes en humanos, 9 de las cuales están relacionadas con enfermedades hereditarias raras.

A su vez, las RNasas se pueden dividir en exoribonucleasas y endoribonucleasas, dependiendo de si el ARN se degrada en los extremos o se divide dentro de la hebra. Entre otras cosas, las RNasas tienen una función importante en la regulación genética al limitar específicamente la vida útil del ARNt. También apoyan la producción a medida de nuevo ARN. Además, como parte del sistema inmunológico, participan en la lucha contra el ARN viral invasor. Las ARNasas más importantes incluyen ARNasa A, ARNasa H, ARNasa P, ARNasa R y ARNasa D. La ARNasa A divide específicamente el ARN de acuerdo con una base nitrogenada de pirimidina tal como uracilo o citosina. Se encuentra particularmente en el sudor y descompone los virus antes de que puedan penetrar en el organismo.

Es por eso que a menudo se la denomina nucleasa ambiental. La RNasa H actúa de forma inespecífica en heterodúplex de ADN-ARN, donde descompone la fracción de ARN. Un heterodúplex de ARN y ADN es una doble hebra formada por dos tipos diferentes de ácidos nucleicos. La RNasa elimina los monómeros de ARN incorporados por error en el ADN y los reemplaza con monómeros de ADN. La ARNasa P elimina el precursor en la producción de ARNt. La ARNasa R ayuda a descomponer el ARNm bacteriano y la ARNasa D es responsable de procesar el ARNt.

Enfermedades y trastornos

Las nucleasas son enzimas cuya falta o mal funcionamiento puede provocar graves molestias físicas. Como ya se mencionó, nueve RNasas están asociadas con enfermedades hereditarias muy raras.

Por ejemplo, si la RNasa H es insuficientemente activa, se producen mutaciones, roturas de cadenas y acumulación de secuencias de ADN en el ARN. Se desarrolla el llamado síndrome de Aicardi-Goutières, que se manifiesta en los niños como ataques de fiebre, vómitos e inquietud. Algunos bebés pierden sus habilidades motoras después de unos meses. Muchos pacientes mueren en la primera infancia. La causa de estos síntomas son reacciones inflamatorias mediadas por reacciones inmunes a los segmentos de ADN enriquecidos en el ARN.