HELICASA: CIRI, STRUKTUR DAN FUNGSI - ANATOMI DAN FISIOLOGI - 2025

The helikase mengacu pada sekelompok enzim dari jenis protein-hidrolitik yang sangat penting bagi semua organisme hidup; mereka juga disebut protein motorik. Ini bergerak melalui sitoplasma sel, mengubah energi kimia menjadi kerja mekanis melalui hidrolisis ATP.

Fungsi terpentingnya adalah memutus ikatan hidrogen antara basa nitrogen dari asam nukleat, sehingga memungkinkan replikasi mereka. Penting untuk ditekankan bahwa helikase ada di mana-mana, karena mereka ada dalam virus, bakteri dan organisme eukariotik.

Enzim yang terlibat dalam replikasi Escherichia coli. Diambil dan diedit dari César Benito Jiménez, melalui Wikimedia Commons.

Protein atau enzim pertama ini ditemukan pada tahun 1976 di bakteri Escherichia coli; dua tahun kemudian helikase pertama ditemukan pada organisme eukariotik, pada tanaman lily.

Saat ini, protein helikase telah dikarakterisasi di semua kerajaan alami termasuk virus, yang menyiratkan bahwa pengetahuan yang luas telah dihasilkan tentang enzim hidrolitik ini, fungsinya dalam organisme dan peran mekanistiknya.

karakteristik

Hellicases adalah makromolekul biologis atau alami yang mempercepat reaksi kimia (enzim). Mereka terutama dicirikan dengan memisahkan kompleks kimiawi adenosine triphosphate (ATP) melalui hidrolisis.

Enzim ini menggunakan ATP untuk mengikat dan merombak kompleks asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA).

Setidaknya ada 2 jenis helikase: DNA dan RNA.

DNA helikase

DNA helikase bekerja dalam replikasi DNA dan ditandai dengan memisahkan DNA untai ganda menjadi untai tunggal.

RNA helikase

Enzim-enzim ini bekerja dalam proses metabolisme asam ribonukleat (RNA) dan dalam penggandaan, reproduksi, atau biogenesis ribosom.

RNA helikase juga merupakan kunci dalam proses pre-splicing messenger RNA (mRNA) dan inisiasi sintesis protein, setelah transkripsi DNA menjadi RNA dalam inti sel.

Taksonomi

Enzim-enzim ini dapat dibedakan menurut homologi sekuens asam aminonya dengan domain inti asam amino ATPase, atau dengan motif sekuensing bersama. Menurut klasifikasi, ini dikelompokkan menjadi 6 superfamili (SF 1-6):

SF1

Enzim dari superfamili ini memiliki polaritas translokasi 3′-5 ′ atau 5′-3 ′ dan tidak membentuk struktur cincin.

SF2

Ia dikenal sebagai kelompok helikase terluas dan terutama terdiri dari helikase RNA. Mereka memiliki polaritas translokasi yang umumnya 3'-5 'dengan sedikit pengecualian.

Mereka memiliki sembilan motif (dari motif Inggris, yang diterjemahkan menjadi "elemen berulang") dari urutan asam amino yang sangat terkonservasi dan, seperti SF1, tidak membentuk struktur cincin.

SF3

Mereka adalah karakteristik helikase virus dan memiliki polaritas translokasi unik 3′-5 ′. Mereka hanya memiliki empat motif urutan yang sangat dilestarikan dan membentuk struktur cincin atau cincin.

SF4

Mereka pertama kali dijelaskan pada bakteri dan bakteriofag. Mereka adalah sekelompok helikase replikasi atau replikasi.

Mereka memiliki polaritas translokasi yang unik dari 5′-3 ′, dan memiliki lima motif urutan yang sangat terjaga. Helikase ini dicirikan dengan membentuk cincin.

SF5

Mereka adalah protein dari tipe faktor Rho. Helikase dari superfamili SF5 adalah karakteristik organisme prokariotik dan bergantung pada ATP heksamerik. Mereka dianggap terkait erat dengan SF4; selain itu, mereka memiliki bentuk annular dan non-annular.

SF6

Mereka adalah protein yang tampaknya terkait dengan superfamili SF3; Namun, SF6 menyajikan domain protein ATPase yang terkait dengan berbagai aktivitas seluler (protein AAA) yang tidak ada di SF3.

Struktur

Secara struktural, semua heliks memiliki motif sekuens yang sangat terkonservasi di bagian anterior struktur utamanya. Sebagian molekul memiliki susunan asam amino tertentu yang bergantung pada fungsi spesifik dari setiap helikase.

Helikopter yang paling banyak dipelajari secara struktural adalah yang dari superfamili SF1. Protein ini dikenal untuk mengelompokkan menjadi 2 domain yang sangat mirip dengan protein RecA multifungsi, dan domain ini membentuk kantong pengikat ATP di antara keduanya.

Daerah yang tidak dikonservasi dapat memiliki domain spesifik seperti tipe pengenalan DNA, domain lokalisasi sel, dan protein-protein.

Struktur kristal kompleks eIF4A-PDCD4. Dimer EIF4A1 dari subunit Helicase, terikat ke PDCD4 (cyan). Diambil dan diedit dari: AyacopPlease flattr this, from Wikimedia Commons.

fitur

DNA helikase

Fungsi protein-protein ini bergantung pada berbagai faktor penting, di antaranya adalah stres lingkungan, garis keturunan sel, latar belakang genetik, dan tahapan siklus sel.

Helikase DNA SF1 dikenal untuk melayani peran spesifik dalam perbaikan DNA, replikasi, transfer, dan rekombinasi.

Mereka memisahkan untaian heliks ganda DNA dan berpartisipasi dalam pemeliharaan telomer, perbaikan putus untai ganda, dan penghilangan protein terkait asam nukleat.

RNA helikase

Seperti disebutkan sebelumnya, helikase RNA sangat penting dalam sebagian besar proses metabolisme RNA, dan protein ini juga diketahui berpartisipasi dalam mendeteksi RNA virus.

Selain itu, mereka bertindak dalam tanggapan kekebalan antivirus, karena mereka mendeteksi RNA asing atau asing (pada vertebrata).

Signifikansi medis

Hellicases membantu sel untuk mengatasi stres endogen dan eksogen, mencegah ketidakstabilan kromosom dan menjaga keseimbangan sel.

Kegagalan sistem atau keseimbangan homeostatis ini terkait dengan mutasi genetik yang melibatkan gen yang menyandikan protein dari jenis helikase; untuk alasan ini mereka menjadi subyek studi biomedis dan genetik.

Di bawah ini kami akan menyebutkan beberapa penyakit yang terkait dengan mutasi pada gen yang menyandikan DNA sebagai protein tipe helikase:

Sindrom Werner

Ini adalah penyakit genetik yang disebabkan oleh mutasi pada gen yang disebut WRN, yang mengkode helikase. Helikase mutan tidak bekerja dengan baik dan menyebabkan sejumlah penyakit yang bersama-sama membentuk sindrom Werner.

Karakteristik utama dari mereka yang menderita patologi ini adalah penuaan dini. Agar penyakit dapat memanifestasikan dirinya, gen mutan harus diwariskan dari kedua orang tuanya; kejadiannya sangat rendah dan tidak ada pengobatan untuk penyembuhannya.

Sindrom Bloom

Sindrom Bloom adalah penyakit genetik akibat mutasi gen autosomal yang disebut BLM yang mengkode protein helikase. Ini hanya terjadi pada individu yang homozigot untuk karakter tersebut (resesif).

Ciri utama penyakit langka ini adalah hipersensitivitas terhadap sinar matahari, yang menyebabkan lesi kulit pada ruam eritromatosa. Belum ada obatnya.

Sindrom Rothmund-Thomson

Ia juga dikenal sebagai poikiloderma atrofi kongenital. Ini adalah patologi asal genetik yang sangat langka: hingga saat ini terdapat kurang dari 300 kasus yang dijelaskan di dunia.

Ini disebabkan oleh mutasi pada gen RECQ4, gen resesif autosom yang terletak di kromosom 8.

Gejala atau kondisi sindrom ini antara lain katarak remaja, kelainan pada sistem rangka, depigmentasi, pelebaran kapiler, dan atrofi kulit (poikiloderma). Dalam beberapa kasus, hipertiroidisme dan kekurangan produksi testosteron dapat terjadi.

Referensi

1. RM Brosh (2013). DNA helikase terlibat dalam perbaikan DNA dan perannya dalam kanker. Ulasan Alam Kanker.
2. Helicase. Dipulihkan dari nature.com.
3. Helicase. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
4. A. Juárez, LP Islas, AM Rivera, SE Tellez, MA Duran (2011). Sindrom Rothmund-Thompson (poikiloderma atrofik kongenital) pada wanita hamil. Klinik dan Penelitian di Ginekologi dan Kebidanan.
5. KD Raney, AK Byrd, S. Aarattuthodiyil (2013). Struktur dan Mekanisme Helikopter DNA SF1. Kemajuan dalam Pengobatan Eksperimental dan Biologi.
6. Sindrom Bloom. Dipulihkan dari Medicina.ufm.edu.
7. M. Singleton, MS Dillingham, DB Wigley (2007). Struktur dan mekanisme Helicases dan Nucleic Acid Translocases. Review Tahunan Biokimia.