클레아 제는 굴욕적인 핵산을 담당하는 효소이다. 그들은 뉴클레오티드를 함께 묶는 포스 포디 에스테르 결합의 가수 분해에 의해 이것을합니다. 이러한 이유로 문헌에서는 포스 포 디에스 테라 제로도 알려져 있습니다. 이 효소는 거의 모든 생물학적 개체에서 발견되며 DNA 복제, 복구 및 기타 과정에서 기본적인 역할을합니다.
일반적으로 분열하는 핵산의 종류에 따라 분류 할 수 있습니다. 기질이 RNA 인 뉴 클레아 제를 리보 뉴 클레아 제라고하고, DNA의 뉴 클레아 제를 데 옥시 리보 뉴 클레아 제라고합니다. DNA와 RNA를 모두 분해 할 수있는 비특이적 인 것들이 있습니다.
포스 포디 에스테르 결합. 출처 : Xvazquez
널리 사용되는 또 다른 분류는 효소의 작용에 따라 다릅니다. 핵산 사슬의 끝에서 시작하여 점진적으로 그 역할을 수행하면 엑소 뉴 클레아 제라고합니다. 반대로, 사슬의 내부 지점에서 파손이 발생하면 엔도 뉴 클레아 제라고합니다.
현재 특정 엔도 뉴 클레아 제는 분자 생물학 실험실의 재조합 DNA 기술에 널리 사용됩니다. 이들은 핵산의 실험적 조작을위한 귀중한 도구입니다.
형질
뉴 클레아 제는 단백질 특성과 효소 활성을 가진 생물학적 분자입니다. 그들은 핵산에서 뉴클레오티드를 연결하는 결합을 가수 분해 할 수 있습니다.
그들은 일반적인 산-염기 촉매 작용을 통해 작용합니다. 이 반응은 세 가지 기본 단계로 나눌 수 있습니다 : 친 핵성 공격, 음전하를 띤 중간체 형성, 그리고 마지막 단계로서 결합 파괴.
DNA (복제)와 RNA (전사)의 합성을 촉매하는 역할을하는 중합 효소라는 효소 유형이 있습니다. 일부 유형의 중합 효소는 뉴 클레아 제 활성을 나타냅니다. 중합 효소와 마찬가지로 다른 관련 효소도이 활성을 나타냅니다.
구조
뉴 클레아 제는 구조와 작용 메커니즘 사이에 거의 관계가없는 극히 이질적인 효소 세트입니다. 즉, 이러한 효소의 구조에는 급격한 차이가 있으므로 모든 효소에 공통적 인 구조는 언급 할 수 없습니다.
종류
여러 유형의 뉴 클레아 제가 있으며이를 분류하는 다른 시스템도 있습니다. 이 기사에서는 분해되는 핵산의 유형과 효소가 공격하는 방식에 따라 두 가지 주요 분류 시스템에 대해 설명합니다.
독자가 관심이 있다면 각 뉴 클레아 제의 기능에 따라 세 번째 더 광범위한 분류를 찾을 수 있습니다 (Yang, 2011 참조).
뉴 클레아 제는 기질에 특이 적이 지 않고 두 유형의 핵산을 모두 분해 할 수있는 이러한 효소 시스템에도 존재한다는 것을 언급 할 필요가 있습니다.
사용 된 기질의 특이성에 따라
유기적 존재에게 사실상 유비쿼터스 인 두 가지 유형의 핵산이 있습니다 : 데 옥시 리보 핵산 (DNA)과 리보 핵산 (RNA)입니다. DNA를 분해하는 특정 효소를 데 옥시 리보 뉴 클레아 제, RNA, 리보 뉴 클레아 제라고합니다.
공격 형태에 따라
핵산 사슬이 endolytically, 즉 사슬의 내부 영역에서 공격을 받으면 효소를 endonuclease라고합니다. 대체 공격은 사슬의 한쪽 끝에서 점진적으로 발생하며이를 수행하는 효소는 엑소 뉴 클레아 제입니다. 각 효소의 작용은 다른 결과를 초래합니다.
엑소 뉴 클레아 제는 뉴클레오티드를 단계적으로 분리하기 때문에 기질에 미치는 영향은 그리 크지 않습니다. 반대로 엔도 뉴 클레아 제의 작용은 서로 다른 지점에서 사슬을 절단 할 수 있기 때문에 더욱 두드러집니다. 후자는 DNA 용액의 점도도 변경할 수 있습니다.
엑소 뉴 클레아 제는 뉴클레오타이드를 함께 유지하는 결합의 본질을 밝히는 데 중요한 요소였습니다.
엔도 뉴 클레아 제 절단 부위의 특이성은 다양합니다. 비특이적 부위에서 절단 할 수있는 일부 유형 (예 : 효소 디옥시리보 뉴 클레아 제 I)이있어 서열에 대해 상대적으로 무작위 절단을 생성합니다.
대조적으로, 우리는 특정 서열에서만 절단되는 매우 특정한 엔도 뉴 클레아 제를 가지고 있습니다. 분자 생물 학자들이이 특성을 어떻게 활용하는지 나중에 설명하겠습니다.
엔도 및 엑소 뉴 클레아 제로 작용할 수있는 일부 뉴 클레아 제가 있습니다. 이것의 예는 소위 microconic nuclease입니다.
풍모
뉴 클레아 제는 생명에 필수적인 일련의 반응을 촉매합니다. 뉴 클레아 제 활성은 프라이머 또는 프라이머를 제거하고 오류 수정에 참여하는 데 도움이되므로 DNA 복제의 필수 요소입니다.
이러한 방식으로 재조합 및 DNA 복구와 관련된 두 가지 프로세스가 뉴 클레아 제에 의해 매개됩니다.
그것은 또한 topoisomerization 및 site-specific recombination과 같은 DNA의 구조적 변화를 일으키는 데 기여합니다. 이러한 모든 과정이 일어나기 위해서는 뉴 클레아 제에 의해 수행되는 포스 포디 에스테르 결합의 일시적인 단절이 필요합니다.
RNA에서 뉴 클레아 제는 기본 과정에도 참여합니다. 예를 들어, 메신저의 성숙과 간섭 RNA의 처리에서. 같은 방식으로, 그들은 프로그램 된 세포 사멸 또는 아폽토시스 과정에 관여합니다.
단세포 유기체에서 뉴 클레아 제는 세포에 들어가는 외래 DNA를 소화 할 수있는 방어 시스템을 나타냅니다.
애플리케이션 : 제한 효소
분자 생물 학자들은 특정 제한 뉴 클레아 제라고하는 특정 뉴 클레아 제의 특이성을 이용합니다. 생물 학자들은 박테리아가 실험실의 기술을 통해 도입 된 외래 DNA를 소화 할 수 있음을 발견했습니다.
이 현상을 더 깊이 파고 들어 과학자들은 제한 뉴 클레아 제 (특정 뉴클레오타이드 서열에서 DNA를 절단하는 효소)를 발견했습니다. 그것들은 일종의 "분자 가위"이고 우리는 그것들이 판매용으로 생산 된 것을 발견합니다.
박테리아 DNA는 분해를 촉진하는 서열의 화학적 변형에 의해 보호되기 때문에이 메커니즘에 "면역"됩니다. 박테리아의 각 종과 균주에는 고유 한 뉴 클레아 제가 있습니다.
이 분자는 절단이 항상 동일한 위치 (길이가 4 ~ 8 개 뉴클레오티드)에서 이루어 지도록하기 때문에 매우 유용합니다. 그들은 재조합 DNA 기술에 적용됩니다.
또는 일부 일상적인 절차 (예 : PCR)에서 뉴 클레아 제의 존재는 분석해야하는 물질을 소화하기 때문에 공정에 부정적인 영향을 미칩니다. 이러한 이유로 어떤 경우에는 이러한 효소의 억제제를 적용해야합니다.
참고 문헌
- Brown, T. (2011). 유전학 소개 : 분자 적 접근. 갈랜드 과학.
- Davidson, J., & Adams, RLP (1980). Davidson의 핵산의 생화학. 나는 뒤집었다.
- Nishino, T., & Morikawa, K. (2002). DNA 복구에서 뉴 클레아 제의 구조와 기능 : DNA 가위의 모양, 그립 및 블레이드. Oncogene, 21 (58), 9022.
- Stoddard, BL (2005). 귀소 엔도 뉴 클레아 제 구조 및 기능. 생물 물리학의 분기 별 검토, 38 (1), 49-95.
- Yang, W. (2011). 뉴 클레아 제 : 구조, 기능 및 메커니즘의 다양성. 생물 물리학의 분기 별 검토, 44 (1), 1-93.