Caractéristiques, structure et fonctions d'exonucléase

Le exonucléas Ils sont un type de nucléas qui digèrent les acides nucléiques par l'une de leurs extrémités libres - soit 3 'ou 5'. Le résultat est une digestion progressive du matériel génétique, libérant des nucléotides un par un. La contrepartie de ces enzymes est les endonucléases, qui hydrolysent les acides nucléiques dans les sections internes de la chaîne.

Ces enzymes agissent par l'hydrolyse des liaisons phosphodiéster de la chaîne nucléotidique. Ils participent au maintien de la stabilité du génome et à plusieurs aspects du métabolisme cellulaire.

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Plus précisément, à la fois dans les lignées Prokaryot et eucaryotes, nous trouvons différents types d'exoncléases qui participent à la réplication et à la réparation de l'ADN et à la maturation et à la dégradation de l'ARN.

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Caractéristiques

Les exonucléases sont un type de nucléas qui hydrolyser les liaisons phosphodiéster des chaînes d'acide nucléique progressivement par l'un de ses extrémités, soit le 3 'ou 5'.

Une liaison phosphodiéster est formée par la jonction covalente entre un groupe hydroxyle situé dans le carbone 3 'et un groupe phosphate situé dans le carbone 5'. L'union entre les deux groupes chimiques se traduit par une double liaison du type d'ester. La fonction des exonucléases - et des nucléas en général - est de briser ces liens chimiques.

Il existe une grande variété d'exoncléases. Ces enzymes peuvent utiliser l'ADN ou l'ARN comme substrat, selon le type de nucléase. De même, la molécule peut être en bande simple ou double.

Les fonctions

L'un des aspects critiques pour maintenir la vie d'un organisme dans des conditions optimales est la stabilité du génome. Heureusement, le matériel génétique a une série de mécanismes très efficaces qui permettent sa réparation, en cas d'être affectés.

Ces mécanismes nécessitent la dégradation contrôlée des liaisons de phosphodiéster et, comme nous l'avons mentionné, les nucléas sont les enzymes qui remplissent cette fonction vitale.

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Les polymérases sont des enzymes présentes dans les eucaryotes et les procaryotes qui participent à la synthèse des acides nucléiques. Dans les bactéries, trois types ont été caractérisés et dans les eucaryotes cinq. Dans ces enzymes, l'activité des exonucléases est nécessaire pour remplir leurs fonctions. Ensuite, nous verrons comment ils le font.

Activité d'exonucléase chez les bactéries

Dans les bactéries, les trois polymérases ont une activité d'exonucléase. La polymérase I a une activité dans deux directions: 5'-3 'et 3'-5', tandis que les II et III ne présentent qu'une activité au sens 3'-5 '.

L'activité 5'-3 'permet à l'enzyme de retirer le d'abord d'ARN, ajouté par une enzyme appelée prima. Par la suite, l'écart créé sera rempli de nucléotides nouvellement synthétisés.

Il d'abord C'est une molécule formée par quelques nucléotides qui nous permet de démarrer l'activité de l'ADN polymérase. Vous serez donc toujours présent à l'événement de réplication.

Dans le cas où l'ADN polymérase ajoute un nucléotide qui ne correspond pas, peut le corriger grâce à l'activité de l'exonucléase.

Activité d'exonucléase chez les eucaryotes

Les cinq polymérases de ces organismes sont désignées à l'aide de lettres grecques. Seule le gamma, le delta et l'epsilon présentent une activité d'exonucléase, le tout dans la direction 3'-5 '.

L'ADN gamma polymérase est lié à la réplication de l'ADN mitochondrial, tandis que les deux autres participent à la réplication du matériau génétique situé dans le noyau et à la réparation de la même.

Dégradation

Les exonucléases sont des enzymes clés pour éliminer certaines molécules d'acide nucléique qui ne sont plus nécessaires au corps.

Dans certains cas, la cellule devrait empêcher l'action de ces enzymes d'affecter les acides nucléiques qui doivent être préservés.

Par exemple, un "capot" est ajouté dans l'ARN messager. Il s'agit de méthylation d'une guanine terminale et de deux unités de ribosa. On pense que la fonction de Caperuza est la protection de l'ADN contre l'action de l'exonucléase 5 '.

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Exemples

L'un des ex -anducaseousas. Cette enzyme est dans différentes voies de réparation d'ADN. Il est pertinent pour la maintenance des télomères.

Cette exonucléase permet la disposition des lacunes dans les deux chaînes qui, en cas de non-être réparées, peuvent entraîner des réécritures chromosomiques ou des suppressions qui se traduisent par un patient atteint d'un cancer ou d'un vieillissement prématuré.

Applications

Certaines exonucléas sont pour un usage commercial. Par exemple l'exonucléase I qui permet la dégradation de Amorces Bande simple (ne peut pas dégrader des substrats à double bande), l'exonucléase III est utilisée pour la mutagenèse dirigée et l'ancienne exonucléase lambda peut être utilisée pour l'élimination d'un nucléotide situé à l'extrémité 5 'd'un ADN à double bande.

Historiquement, les exonucléases déterminaient des éléments en train d'élucider la nature des liens qui maintenaient avec les blocs structurels des acides nucléiques: nucléotides.

De plus, dans certaines anciennes techniques de séquençage, l'action des exonucléases était associée à l'utilisation de la spectrométrie de masse.

Comme le produit de l'exonucléase est la libération progressive d'oligonucléotides, il représentait un outil pratique pour l'analyse de la séquence. Bien que la méthode ne fonctionne pas très bien, elle a été utile pour les séquences courtes.

De cette façon, les exonucléases sont considérées comme des outils très flexibles et inestimables en laboratoire pour la manipulation des acides nucléiques.

Structure

Les exonucléases ont une structure extrêmement variée, il n'est donc pas possible de généraliser leurs caractéristiques. La même chose peut être extrapolée pour les différents types de nucléas que nous trouvons dans les organismes vivants. Par conséquent, nous décrirons la structure d'une enzyme ponctuelle.

Exonucléase I (exoi) tiré de l'organisme modèle Escherichia coli Il s'agit d'une enzyme monomère, impliquée dans la recombinaison et la réparation du matériel génétique. Grâce à l'application des techniques cristallographiques, il a été possible d'illustrer sa structure.

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En plus du domaine d'exonucléase de la polymérase, l'enzyme comprend d'autres domaines appelés sh3. Les trois régions sont combinées de sorte qu'elles forment une sorte de C, bien que certains segments rendent l'enzyme similaire à un ou.

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