Exonuclease

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Exonuclease 3'→ 5' asociada con Pol I.

As exonucleases son encimas que funcionan escindindo nucleótidos un a un a partir do extremo terminal dunha cadea polinucleotídica. Como atacan por un extremo do ácido nucleico denomínanse co prefixo exo (os encimas que atacan no interior son endonucleases). Estes encimas catalizan unha reacción de hidrólise que rompe os enlaces fosfodiester desde o extremo 3' ou o 5', polo que ou ben actúan en sentido 3'→5' ou ben no 5'→3'. Eucariotas e procariotas posúen ambos tres tipos de exonucleases que interveñen na maduración normal do ARNm: unha exonuclease 5'→3', que é unha proteína do complexo de eliminación da carapucha 5' do ARNm, unha exonuclease 3'→5', que é unha proteína independente, e a exonucleasa 3'-5' específica da cola poli-A.[1][2] A actividade exonuclease é moi importante tamén nas polimerases.

En arqueas e eucariotas, unha das principais rutas de degradación do ARN é levada a cabo polo complexo exosoma un complexo multiproteico que consta en grande parte de exorribonucleases 3'→5'.

Actividade de exonuclease nas polimerases[editar | editar a fonte]

O holoencima ADN polimerase III ten unha actividade exonuclease 3'→5' na súa subunidade epsilon, necesaria para a corrección de probas na que se eliminan os erros de replicación.

A ADN pol I coloca desoxirribonucleótidos no lugar ocupado polo cebador de ARN que acaba de ser eliminado. A ADN polimerase I tamén posúe actividades de exonucleasa 3'→5' a cal se utiliza para facer a corrección de probas para corrixir os erros na replicación do ADN. Tamén ten unha actividade exonuclease 5' → 3' que media a chamada nick translation (traslado da amosega) durante a reparación do ADN.

A ARN polimerase II funciona durante a terminación da transcrición en lévedos en conxunción coa exonuclease 5' Rat1 degradando o extremo 5' do transcrito acabado de formar, deixando o sitio de poliadenilación e disparando simultaneamente a polimerase.[3]

Tipos de exonucleases presentes en E. coli[editar | editar a fonte]

Exonuclease WRN cos seus sitios activos en cor amarela.

En 1971 descubriuse a primeira exonuclease de E. coli, a exonuclease I, e despois descubríronse máis, como as exonucleases II, III, IV, V, VII e VIII. Cada tipo de exonuclease ten unha función ou requirimento específico.[4] As máis importantes son:

  • A exonucleasa I rompe as moléculas de ADN monocatenaro en dirección 3'→5', liberando deoxirribonucleósidos 5'-monofosfato, un por un. Con todo, é incapaz de actuar sobre fibras de ADN que non teñan grupos 3'-OH libres, porque estes se encontran bloqueados por un grupo fosforíl ou acetil.[5]
  • A exonucleasa II está asociada á ADN polimerase I, a cal posúe actividade exonuclease 5' e pode cortar en dirección 5' → 3' o cebador de ARN nun sitio de síntese do ADN.
  • A exonuclease III posúe catro actividades catalíticas:
    • Actividade exodesoxirribonuclease 3’-5’, a cal é específica para ADN de dobre cadea
    • Actividade de ARNase
    • Actividade 3’ fosfatase
    • Actividade endonuclease de tipo AP (máis tarde chamada actividade endonuclease de tipo II).[6]
  • A exonucleasa IV é unha hidrolase que engade á reacción unha molécula de auga, de modo que pode romper o enlace fosfodiéster dun oligonucleótido para formar un nucleósido 5'-monofosfato. Esta exonuclease require Mg2+ para funcionar e actúa a temperaturas maiores que a exonuclease I.[7]
  • A exonuclease V é un encima hidrolítico con actividade de exonuclease 3’-5’ que cataliza a degradación tanto de ADN de dobre cadea como de cadea simple, require Ca2+ para funcionar e é extremadamente importante no proceso de recombinación homóloga.[8]
  • A exonuclease VIII é unha proteína dimérica con actividade 5’-3’ que non require ATP nin brechas nin cortes na cadea para actuar, aínda que si necesita que haxa un grupo 5'-OH libre para actuar.

Descubrimientos en humanos[editar | editar a fonte]

No procesamento dos pre-ARNm das histonas humanas interveñen as actividades de endonuclease e exonuclease do CPSF-73. Para iniciar a degradación requírese a ribonucleoproteína U7 pertencente ás ribonucleoproteínas nucleares pequeñas (snRNP), e despois actúa a exonuclease ata que o produto da clivaxe é completamente degradado.[9] Isto permite a reutilización dos nucleótidos.

Descubrimientos en lévedos[editar | editar a fonte]

O CCR4-NOT é un complexo regulatorio xeral presente en lévedos. Este complexo está relacionado co metabolismo do ARNm, na iniciación da transcrición e na degradación do mesmo. O complexo posúe actividade exonuclease 3'-5' tanto sobre o ARN coma sobre o ADN monocatenario.[10] Outro compoñente asociado co complexo CCR4 é a proteína CAF1, a cal ten actividade 3'-5' ou 5'-3' en Mus musculus (rato).[11] [12] Os lévedos conteñen ademais as exonucleases Rat1 e Xrn1. A Rat1 funciona da mesa maneia que a Xrn2 humana, mentres que a actividade da Xrn1 realízase no citoplasma onde degrada ARNr pre-5,8S e 25S en ausencia de Rat1.[13][14]

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Mukherjee D, et al.. Analysis of RNA Exonucleolytic Activities in Cellular Extracts. DOI:10.1385/1-59259-750-5:193. ISBN 1-59259-750-5. PMID 14770007. http://www.springerprotocols.com/Abstract/doi/10.1385/1-59259-750-5:193.
  2. Pamela A. Frischmeyer, et al.. An mRNA Surveillance Mechanism That Eliminates Transcripts Lacking Termination Codons. DOI:10.1126/science.1067338. PMID 11910109. http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;295/5563/2258?ck=nck.
  3. Hage A EL, et al.. Efficient termination of transcription by RNA polymerase I requires the 5′ exonuclease Rat1 in yeast. DOI:10.1101/gad.463708. PMC 2335327. PMID 18413717. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2335327.
  4. Paul D. Boyer. The Enzymes (1st ed.). ISBN 0-12-122723-5.
  5. Lehman IR, Nussbaum AL (August). The deoxyribonucleases of Escherichia Coli. V. on the specificity of exonuclease I (Phosphodiesterase). PMID 14235546. http://www.jbc.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=14235546.
  6. Rogers SG, Weiss B. Exonuclease III of Escherichia coli K-12, an AP endonuclease. Methods in Enzymology. DOI:10.1016/S0076-6879(80)65028-9. ISBN 978-0-12-181965-1. PMID 6246343.
  7. Mishra, N. C.; Mishra, Nawin C.. Molecular biology of nucleases. ISBN 0-8493-7658-0.
  8. Douglas A. Julin. "Detection and Quantitation of RecBCD Enzyme (Exonuclease V) Activity". DNA Repair Protocols. Methods in Molecular Biology. DOI:10.1385/1-59259-068-3:91. ISBN 978-0-89603-643-7.
  9. Yang XC, Sullivan KD, Marzluff WF, Dominski Z (January). Studies of the 5′ Exonuclease and Endonuclease Activities of CPSF-73 in Histone Pre-mRNA Processing. DOI:10.1128/MCB.00776-08. PMC 2612496. PMID 18955505. http://mcb.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=18955505.
  10. Chen J, Chiang YC, Denis CL (March). CCR4, a 3′–5′ poly(A) RNA and ssDNA exonuclease, is the catalytic component of the cytoplasmic deadenylase. DOI:10.1093/emboj/21.6.1414. PMC 125924. PMID 11889047. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=125924.
  11. Draper MP, Salvadore C, Denis CL (July). Identification of a mouse protein whose homolog in Saccharomyces cerevisiae is a component of the CCR4 transcriptional regulatory complex. PMC 230585. PMID 7791755. http://mcb.asm.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=7791755.
  12. Moser MJ, Holley WR, Chatterjee A, Mian IS (December). The proofreading domain of Escherichia coli DNA polymerase I and other DNA and/or RNA exonuclease domains. DOI:10.1093/nar/25.24.5110. PMC 147149. PMID 9396823. http://nar.oxfordjournals.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9396823. [Ligazón morta]
  13. Henry Y, Wood H, Morrissey JP, Petfalski E, Kearsey S, Tollervey D (May). The 5' end of yeast 5.8S rRNA is generated by exonucleases from an upstream cleavage site. PMC 395111. PMID 7515008. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=395111.
  14. Geerlings TH, Vos JC, Raué HA (December). The final step in the formation of 25S rRNA in Saccharomyces cerevisiae is performed by 5'→3' exonucleases. DOI:10.1017/S1355838200001540. PMC 1370040. PMID 11142370. http://www.rnajournal.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=11142370.