Ist Helicase ein Enzym? 9 Fakten (Bitte zuerst lesen!)

Das Suffix -ase wird abhängig vom Namen des Substrats an das Ende eines Enzyms angehängt. Lassen Sie uns einige Fakten über die enzymatische Natur der Helikase lernen.

Helikase ist ein Enzym, das für den Stoffwechsel von Nukleinsäuren wie Replikation, Transkription, Translation, Reparatur und Rekombination erforderlich ist. Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Helikasen, DNA- und RNA-Helikase.

Sie gehören zur Gruppe der hydrolysierenden Enzyme. Da das Helicase-Enzym die DNA-Helix aufbricht, wird es als Helikase bezeichnet.

Lassen Sie uns in diesem Artikel sehen, welche Art von Enzym Helikase ist, wo sie gefunden wird, wie sie hergestellt wird und viele andere verwandte Fragen.

Was sind Helikase-Enzyme?

Alle Enzyme sind Proteine ​​und alle Enzyme werden entsprechend ihrer Rolle in verschiedene Klassen eingeteilt. Lassen Sie uns mehr über das Helikasen-Enzym erfahren.

Helicase sind eine große Gruppe von Enzymen, die zur Klasse der Hydrolasen gehören, die eine Substratspaltung bewirken. Sie sind im Grunde Motorproteine, die sich während des Replikationsprozesses in eine Richtung bewegen. Sie helfen bei der Trennung doppelsträngiger DNA für die Initiierung des Replikationsprozesses.

Auf das Zytoplasma tierischer Zellen kann durch eine Klasse molekularer Motoren zugegriffen werden, die als Motorproteine ​​oder Helikase-Enzyme bekannt sind. Durch die Hydrolyse von ATP wandeln sie chemische Energie in mechanische Arbeit um.

Wo kommen Helikase-Enzyme vor??

Alle Eukaryoten enthalten Helicase-Enzym für verschiedene Stoffwechselreaktionen. Lassen Sie uns den genauen Ort des Helikase-Enzyms herausfinden.

Helicase-Enzyme werden spezifisch in der Kernregion einer Zelle gefunden. In Pflanzen findet man Helikasen in Chloroplasten, Zellkernen und Mitochondrien. Im Zellkern befinden sich Helikasen auf dem X-Chromosom.

Funktionen des Helikase-Enzyms

Helikase ist eines der wichtigen Enzyme, die im Stoffwechselweg verwendet werden. Lassen Sie uns mehr über die Funktionen erfahren.

Einige der wichtigen Funktionen von Helikase-Enzymen sind unten aufgeführt:

  • Mithilfe der Kraft der ATP-Hydrolyse, die durch das Aufbrechen von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen angelagerten Nukleotidbasen gekennzeichnet ist, werden Helikasen häufig verwendet, um die Stränge einer DNA-Doppelhelix oder eines selbstangelagerten RNA-Moleküls zu trennen.
  • Sie helfen auch, die homologe DNA-Rekombination zu erleichtern und mit Nukleinsäuren verbundene Proteine ​​zu eliminieren.
  • Helikasen erleichtern der RNA Stoffwechselprozesse wie Translation, Transkription, Ribosomenbiogenese, RNA-Spleißen, Transport, Bearbeitung und Auflösung.
  • Jede Helikase bewegt sich allmählich entlang des einzelnen Nukleinsäurestrangs des Duplex mit einer Richtung, die für dieses Enzym einzigartig ist.
  • Helicasen können in vivo erheblich schneller funktionieren als in vitro, weil Hilfsproteine ​​helfen, die Gabelverbindung zu destabilisieren. 
  • Alle RNA-bezogenen Prozesse, einschließlich Transkription, Spleißen und Translation, beinhalten RNA-Helikasen, die für die Modifizierung der Form von RNA-Molekülen verantwortlich sind.
  • Alle Helikasen haben Sequenzmotive (Sequenzmuster von Nukleotiden und Aminosäuren) innerhalb ihrer Kernstruktur, die für die ATP-Bindung, ATP-Hydrolyse und Translokation entlang des Nukleinsäuresubstrats wichtig sind.
  • RNA-Helikasen spielen eine entscheidende Rolle bei der Erkennung von Virion-RNAs.

Struktur von Helikasen-Enzymen

Je nach Struktur und Funktion kommen in Eukaryoten unterschiedliche Arten von Helikase-Enzymen vor. Lassen Sie uns mehr über ihre Struktur erfahren.

Helicase haben normalerweise eine ringförmige hexamere Struktur. Die Primärstruktur der DNA-Helikase besteht aus 3 Polymeren mit vierzehn langen Ketten von Aminosäureresten. Sechs identische Untereinheiten sind hexagonal in der DNA-Helikase angeordnet, die aus der Kristallstruktur des Bakteriophagen T7 hervorgeht.

Unerwarteterweise ist der Ring nicht sechsfach symmetrisch, sondern stark gestaucht. Mit Ausnahme der eukaryotischen minichromosomalen Erhaltungshelikase (MCM) haben alle hexameren Helikasen eine charakteristische ringförmige Struktur und sind Homohexamere. Die zwölf bekannten hexameren Helikasen wirken hauptsächlich bei der Transkription, Rekombination und DNA Replikation.

Was für ein Enzym ist Helikase?

Alle Enzyme sind proteinartiger Natur. Lassen Sie uns untersuchen, was für eine Art Enzym Helikase ist.

Helicasen-Enzyme sind solche Enzyme, die zur Klasse der Hydrolasen und der Unterklasse der Translokasen gehören. Die komplexe Aufwicklung von DNA-Molekülen in Chromosomen macht ihr Abwickeln zu einer schwierigen Aufgabe. Helicase-Enzyme nutzen die ATP-Hydrolyse als Energiequelle und helfen bei der Auflösung der Doppelhelix.

Was ist wichtig an Helikasen-Enzymen??

Das Helicase-Enzym spielt eine entscheidende Rolle bei der DNA-Replikation. Lassen Sie uns die Bedeutung von Helikase-Enzymen entdecken.

Das Helicase-Enzym ist wegen seiner Substratspezifität wichtig. Die Substratspezifität kann durch die Richtung bestimmt werden, in der sie sich auf dem Molekül bewegt. Helikase bewegt sich normalerweise auf einem Nukleinsäuremolekül in einer Richtung, die entweder 5'-3' oder 3'-5' sein kann.

Die Richtung der Helikase wird durch die Polarität des Strangs bestimmt, an dem sie befestigt ist. Beispielsweise binden 5’3’-Helikasen sehr effektiv an Substrate mit einem 5’-Überhang, aber sehr schlecht an Substrate mit einem 3’-ssDNA-Überhang. 

Wie werden Helikase-Enzyme hergestellt und wann??

Helicase-Enzyme sind im Grunde Proteinfaltungen. Lassen Sie uns untersuchen, wie und wann Helikase-Enzyme gebildet werden.

Helicasen werden aus 464 Aminosäureresten gebildet, die eine langkettige Primärstruktur umfassen. Während der Replikation interagieren die Seitenketten von Aminosäuren miteinander und erzeugen eine funktionsfähige Tertiärstruktur aus Helikasen.

DNA-Helikasen wickeln DNA an Stellen ab, die als Replikationsursprung oder ori während der DNA-Replikation bekannt sind, wo die Synthese beginnt. Die Replikationsgabel, so genannt, weil die beiden DNA-Stränge gegabelt zu sein scheinen, wenn sie auseinandergezogen werden, ist eine Struktur, die entsteht, während die DNA-Helikase fortfährt, die DNA abzuwickeln.

Welche drei Modelle gibt es für die DNA-Entwindung durch Enzymhelicasen?

Mechanismen der unidirektionalen Translokation und der Trennung von Basenpaaren helfen bei der katalytischen Abwicklung langer DNA-Segmente. Schauen wir uns die drei Modelle für die DNA-Abwicklung an.

Die drei allgemeinen Modelle werden gemäß der Wechselwirkung von Helikase mit DNA-Helix vorgeschlagen. Diese sind :

  1. Keilmodell
  2. Torsionsmodell u
  3. Helix-destabilisierendes Modell.

Keilmodell

Im Keilmodell bindet die Helikase an die Abwicklungsregion und ist fest an den einen Strang der DNA gebunden. Der andere Strang interagiert nicht spezifisch mit der Helikase.

Torsionsmodell

Im Torsionsmodell greift die Hexamer-Helikase in beide Stränge ein, ein Strang ist fest an die Kanalstelle gebunden, während der andere Strang auch mit der äußeren Region des Hexamers interagiert, die ein Drehmoment erzeugt und beide Stränge dreht.

Helix Destabilisierendes Modell

Im helixdestabilisierenden Modell interagiert das Hexamer mit einem der getrennten Stränge im zentralen Kanal und interagiert auch mit der dsDNA an den äußeren Teilen des Hexamers. Die Duplexregion wird durch die Helikase geschmolzen und wandert unidirektional entlang der DNA im zentralen Kanal.

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ist Helikase ein Enzym
Drei vorgeschlagene Modelle zum Abwickeln von DNA durch das Helikase-Enzym

Klassifizierung von Helikasen

Abhängig von ihrer Funktion werden Helikasen in viele Typen eingeteilt. Lassen Sie uns herausfinden, auf welcher Grundlage Helikase-Enzyme klassifiziert werden.

Helicase-Enzyme werden nach Ringstruktur, Helixtyp und Polarität unterschieden.

Die Klassifizierung von Helikase-Enzymen ist nachstehend aufgeführt:

Klassifiziert auf der Grundlage der Bildung einer Ringstruktur

Die Enzymhelicasen werden in sechs Superfamilien (SF) eingeteilt. Die Helikasen, die keine Ringstruktur bilden, werden in SF 1 und SF 2 klassifiziert. Diejenigen, die eine Ringstruktur bilden, werden unter SF3-SF6 klassifiziert.

Klassifiziert nach der Art der Spirale

Helicasen werden auch als α- und β-Helikase klassifiziert, abhängig von der Art der Helix, die durch sie katalysiert werden soll. Helicasen α interagieren im Allgemeinen mit einzelsträngiger DNA, während β-Helikase mit doppelsträngiger DNA interagiert.

Klassifiziert nach Polarität

Eine andere Klassifizierung von Helikasen erfolgt auf der Grundlage der Polarität, da sie zusammen mit Nukleinsäure in einer Richtung arbeiten. Es gibt zwei Arten von Translokationspolaritäten: Typ A funktioniert in 3'-5'-Polarität, während Typ B gut in 5'-3'-Polarität funktioniert.

Zusammenfassung

Um diesen Beitrag abzuschließen, schlussfolgern wir, dass Helikase ein Enzym ist, das zur Klasse der Hydrolasen gehört. Das Helikasen-Enzym hilft beim Aufbrechen der Wasserstoffbindungen von Nukleinsäuren, um sie für die DNA-Replikation auseinander zu bewegen. Neben dieser Funktion sind Helikasen auch an verschiedenen Stoffwechselwegen wie DNA-Reparatur und -Rekombination beteiligt.

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