Les nucléases sont enzymes dont la fonction est de dégrader acides nucléiques tel que acide ribonucléique or acide désoxyribonucléique. Ceci est appelé digestion complète ou partielle du substrat.
Que sont les nucléases?
Les nucléases sont généralement responsables de la dégradation de acides nucléiques. Dans ce processus, l'acide nucléique peut être dégradé à partir des extrémités de l'acide nucléique molécules ainsi que de son milieu. Il existe également des nucléases dites de restriction, qui ne coupent que les séquences d'acide nucléique de certaines régions. Les nucléases sont classées selon divers critères. Un critère est le type d'acide nucléique (acide désoxyribonucléique or acide ribonucléique). Un autre critère concerne la structure secondaire telle que double brin ou simple brin. Il est également important pour la sélection des critères que la dégradation se produise à partir des extrémités ou à partir du milieu de la molécule. La question suivante est de savoir où se situe le site d'attaque entre le site 5 ′ et le site 3 ′ du site sucre-phosphate échafaud. Le rôle de la séquence de base spécifique et non spécifique de la séquence entre également dans la détermination des critères de classification. Selon ces critères, différentes classes de classification résultent. Ainsi, les nucléases peuvent être classées en exonucléases, endonucléases, désoxyribonucléases et ribonucléases.
Fonction, action et tâches
Les fonctions des nucléases sont diverses. Une fonction importante est de cliver l'ADN ou l'ARN étranger à la fois d'une manière spécifique à la séquence et non spécifique. Les endonucléases de restriction sont responsables de cette tâche. Ils clivent le acides nucléiques à des sites spécifiques loin de ses extrémités. Dans le processus, soit des séquences d'acide nucléique similaires sont clivées, soit des séquences non spécifiques sont produites. Les endonucléases de restriction font partie de la système immunitaire , car ils dégradent les nucléiques étrangers des acides. Les nucléases non spécifiques sont souvent responsables de la digestion des nucléases des acides. Cependant, ils digèrent également le nucléique des acides de cellules mortes lors de mort cellulaire programmée, apoptose. La DNase, particulièrement abondante dans le pancréas, foie, Plaquettes et sang plasma, joue un rôle majeur dans ce processus. L'ARNm est influencé par la présence de RNases. La dégradation contrôlée de l'ARN contrôle la régulation de gène expression. Les exonucléases dégradent l'ADN ou l'ARN individuel molécules des extrémités. Ici, la séquence d'acide nucléique n'est pas pertinente. La fonction de ces enzymes est de dégrader complètement les acides nucléiques en nucléotides correspondants. Dans le processus, les nucléotides servent à nouveau de blocs de construction pour la construction renouvelée des acides nucléiques ou ils sont complètement dégradés. Dans génie génétique procédures, les nucléases de restriction sont utilisées comme outils de coupe moléculaire pour l'élimination ciblée des séquences d'acide nucléique indésirables.
Formation, occurrence, propriétés et valeurs optimales
La distinction entre les DNases et les RNases est un critère de distinction particulièrement important. Les DNases dégradent l'ADN. Il existe à la fois des DNases neutres et acides. Les DNases neutres sont produites notamment dans le pancréas, foie, sang plasma et Plaquettes. Là, ils contrôlent la dégradation de l'ADN au cours de l'apoptose. La dégradation de l'ADN par la DNase neutre conduit à la formation de nucléoside'-5 phosphates. Afin de ne pas dégrader le matériel génétique de manière non spécifique, la DNase neutre forme un complexe avec la protéine actine. Ce complexe est considéré comme la forme de stockage de la nucléase. L'acide DNase (DNase II) est également présente dans le pancréas et sang plasma, mais aussi dans l'urine et lait maternel. Avec l'aide de l'acide DNase, l'ADN est clivé en nucléoside'-3 phosphates. Les RNases présentent une plus grande diversité. Chez l'homme, environ 50 RNases différentes sont connues, dont 9 sont associées à des maladies héréditaires rares. Les RNases peuvent à leur tour être divisées en exoribonucléases et endoribonucléases, selon que l'ARN est dégradé à partir des extrémités ou clivé dans le brin. Entre autres fonctions, les RNases jouent un rôle important dans gène régulation en limitant spécifiquement la durée de vie de l'ARNt. Ils aident également à la production de nouvel ARN d'une manière parfaitement adaptée. De plus, en tant que composant du système immunitaire , ils sont impliqués dans la lutte contre l'invasion de l'ARN viral. Les RNases les plus importantes comprennent la RNase A, la RNase H, la RNase P, la RNase R et la RNase D. La RNase A clive spécifiquement l'ARN selon une pyrimidine azote base comme l'uracile ou la cytosine.Il est particulièrement présent dans la sueur, où il se décompose virus avant qu'ils ne puissent pénétrer dans l'organisme. Pour cette raison, on l'appelle souvent une nucléase environnementale. La RNase H agit de manière non spécifique sur les hétéroduplex ADN-ARN, dégradant la partie ARN. Un hétéroduplex d'ARN et d'ADN est un double brin composé des deux types différents d'acides nucléiques. La RNase élimine les monomères d'ARN qui sont incorporés par erreur dans l'ADN et les remplace par des monomères d'ADN. La RNase P supprime le précurseur dans la production d'ARNt. La RNase R aide à dégrader l'ARNm bactérien et la RNase D est en partie responsable du traitement de l'ARNt.
Maladies et troubles
Les nucléases sont enzymes dont l'absence ou le dysfonctionnement peut conduire à des maux physiques graves. Comme mentionné précédemment, neuf RNases sont associées à des maladies héréditaires très rares. Par exemple, une activité insuffisante de la RNase H entraîne des mutations, des cassures de brins et une accumulation de séquences d'ADN dans l'ARN. Il en résulte le syndrome dit d'Aicardi-Goutières, qui se manifeste déjà chez les nourrissons par des épisodes fébriles, vomissement et l'agitation. Chez certains nourrissons, la motricité acquise est à nouveau perdue après quelques mois. De nombreux patients meurent prématurément enfance. Ces symptômes sont causés par des réactions inflammatoires médiées par des réponses immunitaires aux segments d'ADN enrichis dans l'ARN.
