Otwórz menu główne

Egzonukleazy

typ enzymów
Model fragmentu polimerazy I z domeną o aktywności egzonukleazy 3'→5'

Egzonukleazyenzymy należące do grupy esteraz (jednej z klas hydrolaz), które, działając na jedno- lub dwuniciowe DNA i RNA, powodują odłączenie nukleotydów od końców ich łańcuchów.

PodziałEdytuj

Ze względu na kierunek trawienia nici kwasu nukleinowego wyróżnia się[1]:

  • egzonukleazy 5'→3', np. egzonukleaza z jadu węża (SVPD, z ang. snake venom phosphodiesterase, EC 3.1.15.1)[2]
  • egzonukleazy 3'→5', np. egzonukleaza ze śledziony (EC 3.1.15.2)[3].

Ze względu na typ degradowanego kwasu nukleinowego wyróżnia się:

  • egzorybonukleazy – nukleazy RNA[4], np.:
    • egzorybonukleaza II (EC 3.1.13.1) – egzorybonukleaza typu 3'→5' wytwarzająca 5'-nukleotydy; hydrolizuje mRNA oraz inne jedno- i dwuniciowe RNA; występuje w organizmach wszystkich domen, bierze udział w dojrzewaniu tRNA[5]
    • egzorybonukleaza H[a] (EC 3.1.13.2) – egzorybonukleaza typu 3'→5' wytwarzająca 5'-nukleotydy i oligonukleotydy oraz 5'-deoksynukleotydy i oligodeoksynukleotydy; hydrolizuje hybrydy DNA-RNA; występuje u wirusów i organizmów komórkowych[7]
    • oligonukleotydaza (EC 3.1.13.3) – egzorybonukleaza hydrolizująca oligorybonukleotydy z wytworzeniem 5'-nukleotydów; występuje u bakterii i eukariontów[8]
    • rybonukleaza specyficzna dla poli(A) (EC 3.1.13.4) – egzorybonukleaza hydrolizująca sekwencje poli(A) z wytworzeniem AMP; występuje u bakterii i eukariontów[9]
    • rybonukleaza D (EC 3.1.13.5) – egzorybonukleaza typu 3'→5' wytwarzająca 5'-nukleotydy; odcina nadmiarowe nukleotydy z tRNA; występuje u bakterii i eukariontów[10]
    • 5'-3' egzorybonukleaza (EC 3.1.13.B1) – egzorybonukleaza typu 5'→3' wytwarzająca 5'-nukleotydy; pełni istotną rolę w obrocie mRNA; występuje u wirusów i organizmów komórkowych[11]
  • egzodeoksyrybonukleazy – nukleazy DNA, np.:
    • egzodeoksyrybonukleaza I (EC 3.1.11.1) – egzodeoksyrybonukleaza typu 3'→5' wytwarzająca 5'-deoksynukleotydy; hydrolizuje jedno- i dwuniciowe DNA; występuje w organizmach wszystkich domen, wykazuje dużą zachowawczość sekwencji od drożdży do człowieka; ludzka egzodeoksyrybonukleaza I pełni ważną rolę w naprawie DNA i procesie rekombinacji[12]
    • egzodeoksyrybonukleaza III (EC 3.1.11.2) – egzodeoksyrybonukleaza typu 3'→5' wytwarzająca 5'-deoksynukleotydy; hydrolizuje dwuniciowe DNA; występuje w organizmach wszystkich domen[13]
    • egzodeoksyrybonukleaza indukowana bakteriofagiem lambda (EC 3.1.11.3) – egzodeoksyrybonukleaza typu 3'→5' wytwarzająca 5'-deoksynukleotydy; jest niezależna od ATP, a zależna od jonów Mg2+
      ; wiąże się do dwuniciowego DNA, trawiąc koniec 5' z wytworzeniem długich jednoniciowych ogonów DNA; wytwarzana przez fagi λ i T7[14]
    • egzodeoksyrybonukleaza indukowana bakteriofagiem SP3 (EC 3.1.11.4) – egzodeoksyrybonukleaza typu 3'→5'; hydrolizuje jednoniciowe DNA z wytworzeniem di(deoksynukleotydów) z grupą fosforanową na końcu 5'; wytwarzana przez fagi SP3[15]
    • egzodeoksyrybonukleaza V (EC 3.1.11.5) – egzodeoksyrybonukleaza działająca w kierunku zarówno 5'→3', jak i 3'→5'; jest zależna od ATP; wytwarza deoksynukleotydy i oligodeoksynukleotydy z grupą fosforanową na końcu 5'; hydrolizuje jedno- i dwuniciowe DNA; występuje w organizmach wszystkich domen[16]
    • egzodeoksyrybonukleaza VII (EC 3.1.11.6) – egzodeoksyrybonukleaza działająca w kierunku zarówno 5'→3', jak i 3'→5'; wytwarza 5'-deoksynukleotydy; hydrolizuje jednoniciowe DNA; występuje u wirusów i organizmów komórkowych[17]
    • 5'→3' egzodeoksyrybonukleaza (wytwarzająca 3'-fosforany nukleozydów) (EC 3.1.12.1) – egzodeoksyrybonukleaza działająca w kierunku 5'→3'; wytwarza 3'-deoksynukleotydy; hydrolizuje jednoniciowe DNA; występuje u wirusów i organizmów komórkowych[18].
 
Porównanie mechanizmy działania egzonukleaz 3'→5' typu hydrolaz (po lewej) i nukleotydylotransferaz (po prawej)

Niektóre egzonukleazy są zdolne do trawienia zarówno DNA, jak i RNA, np. egzonukleaza z jadu węża (SVPD, z ang. snake venom phosphodiesterase, EC 3.1.15.1)[2] lub egzonukleaza ze śledziony (EC 3.1.15.2)[3].

Polimerazy o aktywności egzonukleazEdytuj

Aktywność egzonukleaz wykazują niektóre polimerazy. Przykładowo, polimeraza DNA z faga T4 wykazuje niezwykle silną aktywność egzonukleazy 3'→5', natomiast polimeraza DNA I z E. coli jest równocześnie egzonukleazą 5'→3' i egzonukleazą 3'→5', a wyizolowany z niej fragment Klenowa jest polimerazą i egzonukleazą 3'→5'[19].

Aktywność egzonukleazy 3'→5' bakteryjnych polimeraz DNA pełni funkcje naprawcze, korygując błędy powstające podczas replikacji[1]. Cecha ta nosi nazwę aktywności korekcyjnej polimerazy DNA[potrzebny przypis].

Zabezpieczenie RNA przed trawieniemEdytuj

RNA trawiony jest przez egzorybonukleazy. Aby możliwa była efektywna translacja, mRNA chroniony jest na końcu 5' przed egzonukleazami 5'→3' za pomocą tzw. czapeczki, a na końcu 3' przed egzonukleazami 3'→5' za pomocą sekwencji poliA[20].

NukleotydylotransferazyEdytuj

Egzonukleazami określane są też niektóre nukleotydylotransferazy[21], których działanie polega na odcinaniu końcowego nukleotydu kwasu nukleinowego z wykorzystaniem ataku nie cząsteczki wody (jak robią to hydrolazy), lecz anionu fosforanowego. Aktywność taką wykazuje np. rybonukleaza PH (nukleotydylotransferaza tRNA, EC 2.7.7.56)[22] i PNPaza (nukleotydylotransferaza polirybonukleotydowa; EC 2.7.7.8)[23]. Produktami ich działania są skrócone kwasy nukleinowe i difosforany nukleozydów (NDP, z ang. nucleoside diphosphate)[22][23].

Zobacz teżEdytuj

UwagiEdytuj

  1. Nie mylić z rybonukleazą H, która jest endonukleazą przecinającą nić RNA w hybrydah DNA-RNA[6].

PrzypisyEdytuj

  1. a b Robert Kincaid Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell: Biochemia Harpera ilustrowana. Wyd. VI uaktualnione. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 385. ISBN 978-83-200-3573-5.
  2. a b EC 3.1.15.1 – venom exonuclease. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  3. a b EC 3.1.16.1 – spleen exonuclease. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  4.   Y. Zuo, M.P. Deutscher, Exoribonuclease superfamilies: structural analysis and phylogenetic distribution, „Nucleic Acids Research”, 29 (5), 2001, s. 1017–1026, DOI10.1093/nar/29.5.1017, PMID11222749, PMCIDPMC56904.
  5. EC 3.1.13.1 – exoribonuclease II. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  6. EC 3.1.26.4 – ribonuclease H. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  7. EC 3.1.13.2 – exoribonuclease H. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  8. EC 3.1.13.3 – oligonucleotidase. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  9. EC 3.1.13.4 – poly(A)-specific ribonuclease. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  10. EC 3.1.13.5 – ribonuclease D. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  11. EC 3.1.13.B1- 5'-3' exoribonuclease. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  12. EC 3.1.11.1 – exodeoxyribonuclease I. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  13. EC 3.1.11.2 – exodeoxyribonuclease III. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  14. EC 3.1.11.3 – exodeoxyribonuclease (lambda-induced). Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  15. EC 3.1.11.4 – exodeoxyribonuclease (phage SP3-induced). Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  16. EC 3.1.11.5 – exodeoxyribonuclease V. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  17. EC 3.1.11.5 – exodeoxyribonuclease VII. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  18. EC 3.1.12.1 – 5' to 3' exodeoxyribonuclease (nucleoside 3'-phosphate-forming). Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  19.   Wolfgang Aehle i inni, Nonindustrial Enzyme Usage [w:] Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley‐VCH, 2005, s. 68–70, DOI10.1002/14356007.a09_341.pub2 (ang.).
  20. Robert Kincaid Murray, Daryl K. Granner, Victor W. Rodwell: Biochemia Harpera ilustrowana. Wyd. VI uaktualnione. Warszawa: Wydawnictwo Lekarskie PZWL, 2008, s. 436. ISBN 978-83-200-3573-5.
  21.   S. Yehudai-Resheff, M. Hirsh, G. Schuster, Polynucleotide phosphorylase functions as both an exonuclease and a poly(A) polymerase in spinach chloroplasts, „Molecular and Cellular Biology”, 21 (16), 2001, s. 5408–5416, DOI10.1128/MCB.21.16.5408-5416.2001, PMID11463823, PMCIDPMC87263.
  22. a b EC 2.7.7.56 – tRNA polyribonucleotide. Brenda. [dostęp 2018-08-05].
  23. a b EC 2.7.7.8 – polyribonucleotide nucleotidyltransferase. Brenda. [dostęp 2018-08-05].