Nucleases: características, estrutura, tipos e funções

As nucleases são enzimas responsáveis pela quebra de ligações fosfodiéster presentes nos ácidos nucleicos, como o DNA e o RNA. Essas enzimas desempenham um papel fundamental na regulação da expressão gênica, na reparação do DNA e na degradação de material genético estranho, como vírus e plasmídeos. As nucleases podem ser classificadas em diferentes tipos, como exonucleases e endonucleases, dependendo da região onde atuam na molécula de ácido nucleico. Sua estrutura geralmente é composta por sítios ativos que reconhecem sequências específicas de nucleotídeos, permitindo a clivagem seletiva do material genético. Em resumo, as nucleases desempenham um papel crucial na manutenção da integridade do genoma e na regulação dos processos celulares.

Qual é o papel desempenhado pela enzima nuclease no processo de replicação do DNA?

As nucleases são enzimas que desempenham um papel crucial no processo de replicação do DNA. Essas enzimas são responsáveis por quebrar as ligações fosfodiéster entre os nucleotídeos, permitindo a separação das cadeias de DNA durante a replicação.

Quando a replicação do DNA é iniciada, as nucleases atuam primeiro na remoção de qualquer material genético danificado ou estranho, garantindo a integridade do DNA que será replicado. Em seguida, essas enzimas desempenham um papel na remoção dos iniciadores de RNA que são utilizados para iniciar a síntese das novas cadeias de DNA.

Além disso, as nucleases também desempenham um papel na reparação do DNA, eliminando os segmentos danificados ou errôneos para permitir a correção e integridade do material genético. Essas enzimas são essenciais para garantir a precisão e a fidelidade da replicação do DNA.

Em resumo, o papel da enzima nuclease no processo de replicação do DNA é fundamental para garantir a correta separação das cadeias de DNA, remoção de material genético danificado e manutenção da integridade do material genético durante a replicação.

Qual é a localização da ação da nuclease no organismo humano?

As nucleases são enzimas presentes no organismo humano que desempenham um papel fundamental na degradação e no processamento de ácidos nucleicos. Essas enzimas atuam principalmente no núcleo das células, onde são responsáveis por quebrar as ligações fosfodiéster que mantêm as moléculas de DNA e RNA unidas.

Além disso, as nucleases também podem ser encontradas em outras partes do corpo, como no citoplasma e nas mitocôndrias, onde desempenham funções específicas relacionadas à replicação, reparo e degradação do material genético. Em algumas situações, as nucleases também podem ser liberadas para o meio extracelular, onde atuam na destruição de material genético de agentes patogênicos, como vírus e bactérias.

Portanto, a ação das nucleases ocorre principalmente no núcleo das células, mas também pode ocorrer em outras partes do organismo, dependendo do contexto biológico em que estão atuando.

Características e funções dos ácidos nucleicos: conheça mais sobre essas substâncias fundamentais.

Os ácidos nucleicos são moléculas essenciais para a vida, responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética. Eles são compostos por nucleotídeos, que por sua vez são formados por uma base nitrogenada, um açúcar e um grupo fosfato. As duas principais classes de ácidos nucleicos são o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico).

O DNA é responsável por armazenar a informação genética de um organismo, enquanto o RNA atua na síntese de proteínas, além de desempenhar outras funções cruciais para o funcionamento celular. Ambos os ácidos nucleicos são fundamentais para a replicação celular e para a transmissão de características hereditárias.

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Os ácidos nucleicos são compostos por sequências de nucleotídeos, que são organizados em cadeias. A sequência específica de nucleotídeos em um ácido nucleico determina a informação genética contida nele, sendo essencial para a diversidade e complexidade dos seres vivos.

Além disso, os ácidos nucleicos são alvos de enzimas chamadas nucleases, que são responsáveis pela quebra das ligações fosfodiéster entre os nucleotídeos. As nucleases desempenham um papel fundamental na regulação da expressão gênica, na reparação do DNA danificado e na degradação de ácidos nucleicos indesejados, como os vírus.

Existem diversos tipos de nucleases, cada uma com características e funções específicas. As nucleases podem ser classificadas de acordo com o tipo de substrato que degradam, como as nucleases que atuam no DNA, as que atuam no RNA e as que atuam em ambos os ácidos nucleicos.

Em resumo, os ácidos nucleicos são moléculas essenciais para a vida, responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética. As nucleases, por sua vez, desempenham um papel crucial na regulação da expressão gênica, na reparação do DNA danificado e na degradação de ácidos nucleicos indesejados. O estudo das nucleases é fundamental para compreender melhor os processos celulares e desenvolver novas terapias para diversas doenças.

Conheça os diferentes tipos de nucleotídeos presentes no DNA e RNA.

Os nucleotídeos são as unidades básicas que compõem o DNA e o RNA. Eles são compostos por três componentes principais: uma base nitrogenada, um açúcar (desoxirribose no DNA e ribose no RNA) e um grupo fosfato. Existem quatro tipos de nucleotídeos no DNA: adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). No RNA, a timina é substituída pela uracila (U), então os tipos de nucleotídeos são adenina (A), uracila (U), citosina (C) e guanina (G).

Nucleases: características, estrutura, tipos e funções

As nucleases são enzimas especializadas em quebrar ligações de fosfodiéster entre os nucleotídeos do DNA ou RNA. Elas desempenham um papel fundamental na regulação da expressão gênica, na reparação do DNA danificado e na degradação de material genético estranho. As nucleases podem ser classificadas em dois tipos principais: endonucleases, que clivam as ligações dentro da cadeia de nucleotídeos, e exonucleases, que clivam as ligações nas extremidades da cadeia.

As nucleases apresentam uma estrutura tridimensional complexa, com sítios ativos específicos para reconhecer e cortar as ligações de fosfodiéster. Elas são essenciais para manter a integridade e a estabilidade do material genético, garantindo a replicação e transcrição adequadas do DNA e RNA.

Em resumo, as nucleases desempenham um papel crucial na regulação e manutenção da informação genética. Elas são fundamentais para a vida celular e para a transmissão de informações genéticas de uma geração para outra.

Nucleases: características, estrutura, tipos e funções

As nucleases são enzimas que são responsáveis pela degradação de ácidos nucleicos. Isto é conseguido pela hidrólise das ligações fosfodiéster que mantêm os nucleotídeos unidos. Por esse motivo, eles também são conhecidos na literatura como fosfodiesterases. Essas enzimas são encontradas em quase todas as entidades biológicas e desempenham papéis fundamentais na replicação, reparo e outros processos de DNA.

Em geral, podemos classificá-los dependendo do tipo de ácido nucleico que clivam: nucleases cujo substrato é RNA são chamadas ribonucleases, e aquelas no DNA são conhecidas como desoxirribonucleases. Existem alguns não específicos capazes de degradar o DNA e o RNA.

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Ligação fosfodiéster. Fonte: Xvazquez [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]

Outra classificação amplamente utilizada depende da ação da enzima. Se ele faz seu trabalho progressivamente, começando nas extremidades da cadeia de ácidos nucleicos, eles são chamados exonucleases. Por outro lado, se a ruptura ocorre em um ponto interno da cadeia, elas são chamadas endonucleases.

Atualmente, certas endonucleases são amplamente utilizadas na tecnologia de DNA recombinante em laboratórios de biologia molecular. Estas são ferramentas inestimáveis ​​para manipulação experimental de ácidos nucleicos.

Caracteristicas

Nucleases são moléculas biológicas de natureza proteica e com atividade enzimática. Eles são capazes de hidrolisar as ligações que ligam nucleotídeos nos ácidos nucleicos.

Eles agem através de uma catálise geral ácido-base. Essa reação pode ser dividida em três etapas fundamentais: o ataque nucleofílico, a formação de um intermediário carregado negativamente e, como etapa final, a quebra da ligação.

Existe um tipo de enzima chamada polimerase, responsável por catalisar a síntese do DNA (na replicação) e do RNA (na transcrição). Alguns tipos de polimerases exibem atividade de nuclease. Como as polimerases, outras enzimas relacionadas também exibem essa atividade.

Estrutura

Nucleases são um conjunto extremamente heterogêneo de enzimas, onde há pouca relação entre sua estrutura e mecanismo de ação. Ou seja, há uma variação drástica entre a estrutura dessas enzimas, portanto não podemos mencionar nenhuma estrutura comum a todas elas.

Tipos

Existem vários tipos de nucleases e também sistemas diferentes para classificá-las. Neste artigo, discutiremos dois principais sistemas de classificação: de acordo com o tipo de ácido nucleico que degradam e de acordo com a forma de ataque enzimático.

Se o leitor estiver interessado, ele pode procurar uma terceira classificação mais extensa com base na função de cada nuclease (ver Yang, 2011).

É necessário mencionar que também existem enzimas nucleases nesses sistemas que não são específicas ao seu substrato e podem degradar os dois tipos de ácidos nucleicos.

De acordo com a especificidade do substrato utilizado

Existem dois tipos de ácidos nucléicos que são praticamente onipresentes para os seres orgânicos: ácido desoxirribonucleico, ou DNA, e ácido ribonucleico, RNA. Enzimas específicas no DNA degradante são chamadas desoxirribonucleases e RNA, ribonucleases.

De acordo com a forma de ataque

Se a cadeia de ácido nucleico é atacada endoliticamente, isto é, nas regiões internas da cadeia, a enzima é chamada endonuclease. O ataque alternativo ocorre gradualmente em uma extremidade da cadeia e as enzimas que o executam são exonucleases. A ação de cada enzima se traduz em diferentes consequências.

Como as exonucleases separam os nucleotídeos passo a passo, os efeitos no substrato não são muito drásticos. Pelo contrário, a ação das endonucleases é mais pronunciada, pois elas podem quebrar a cadeia em diferentes pontos. Este último pode mudar para a viscosidade da solução de DNA.

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As exonucleases foram elementos cruciais para elucidar a natureza da ligação que mantinha os nucleotídeos unidos.

A especificidade do local de corte da endonuclease varia. Existem alguns tipos (como a enzima desoxirribonuclease I) que podem cortar em locais inespecíficos, gerando cortes relativamente aleatórios em relação à sequência.

Pelo contrário, temos endonucleases muito específicas que apenas cortam em determinadas seqüências. Mais tarde, explicaremos como os biólogos moleculares tiram proveito dessa propriedade.

Existem algumas nucleases que podem atuar tanto em endo quanto em exonucleases. Um exemplo disso é a chamada nuclease microcônica.

Funções

Nucleases catalisam uma série de reações essenciais para a vida. actividade de nuclease é um elemento essencial da replicação do ADN, uma vez que ajudam a eliminar o iniciador ou primeiro e participar na correcção de erro.

Dessa maneira, dois processos tão relevantes quanto a recombinação e reparo do DNA são mediados por nucleases.

Também ajuda a gerar alterações estruturais no DNA, como topoisomerização e recombinação específica do local. Para que todos esses processos ocorram, é necessária uma ruptura temporária da ligação fosfodiéster, realizada por nucleases.

No RNA, as nucleases também participam de processos fundamentais. Por exemplo, na maturação do mensageiro e no processamento de RNAs de interferência. Da mesma forma, eles estão envolvidos nos processos de morte celular programada ou apoptose.

Nos organismos unicelulares, as nucleases representam um sistema de defesa que lhes permite digerir o DNA externo que entra na célula.

Aplicações: enzimas de restrição

Os biólogos moleculares aproveitam a especificidade de certas nucleases chamadas nucleases de restrição específicas. Os biólogos haviam notado que as bactérias eram capazes de digerir o DNA estranho introduzido por meio de técnicas de laboratório.

Após uma investigação mais aprofundada sobre esse fenômeno, os cientistas descobriram nucleases de restrição: enzimas que cortam o DNA em certas seqüências de nucleotídeos. Eles são uma espécie de “tesoura molecular” e os encontramos produzidos para venda.

O DNA da bactéria é “imune” a esse mecanismo, pois é protegido por modificações químicas nas seqüências que promovem a degradação. Cada espécie e cepa de bactérias tem suas nucleases específicas.

Essas moléculas são muito úteis, pois garantem que o corte seja sempre realizado no mesmo local (comprimento de 4 a 8 nucleotídeos). Eles são aplicados na tecnologia de DNA recombinante.

Alternativamente, em alguns procedimentos de rotina (como PCR), a presença de nucleases afeta negativamente o processo, pois digerem o material que precisa ser analisado. Por esse motivo, em alguns casos é necessário aplicar inibidores dessas enzimas.

Referências

  1. Brown, T. (2011).Introdução à genética: uma abordagem molecular . Garland Science
  2. Davidson, J. & Adams, RLP (1980).Bioquímica dos ácidos nucleicos de Davidson . Eu inverti
  3. Nishino, T. e Morikawa, K. (2002). Estrutura e função das nucleases no reparo do DNA: forma, aderência e lâmina da tesoura de DNA.Oncogene , 21 (58), 9022.
  4. Stoddard, BL (2005). Estrutura e função da endonuclease homing.Revisões trimestrais de Biofísica , 38 (1), 49-95.
  5. Yang, W. (2011). Nucleases: diversidade de estrutura, função e mecanismo.Revisões trimestrais de Biofísica , 44 (1), 1-93.

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