 | See artikkelootabkeeletoimetamist.(Juuni 2021) Kui oskad, siis palun aitaartiklit keeleliselt parandada.(Kuidas ja millal see märkus eemaldada?) |
Helikaasid on kõigile elusorganismidele iseloomulikud elutähtsadensüümid. Nad on motoorvalgud, mis liiguvad kindlasuunaliselt möödanukleiinhappe suhkur-fosfaat selgroogu. Liikumise ajal eraldavad nad kokkupõimunud nukleiinhapete ahelaid. Sellisteks ahelateks võivad olla näiteks:DNA-DNA,RNA-RNA või DNA-RNA hübriid. Nimetatud protsessi läbiviimiseks saadakse energiatATPhüdrolüüsist.
Nukleiinhapete ahelate eraldamist esineb mitmetes rakulistes protsessides (DNA replikatsioon,transkriptsioon,translatsioon,geneetiline rekombinatsioon,DNA reparatsioon,ribosoomidebiogenees). Sageli kasutatakse helikaase DNAtopeltheeliksi ehk biheeliksi või iseendaga seostunud RNAmolekulide eraldamiseks. Selline lahutamisprotsess saab toimuda adenosiintrifosfaadi (ATP)hüdrolüüsil vabanevaenergia kasutamise tulemusel. Ahelate eraldamine üksteisest toimub seetõttu, et lõhutaksevesinikside omavahel seostunudaluspaaride vahel. Helikaasid liiguvad astmeliselt, vastavalt konkreetsele ensüümile omase suuna ja kiirusega, piki ühtbiheeliksis olevat ahelat.Organismides esineb paljusid helikaase (näiteks onE. coli K12-s leitud 23 helikaasi[1]). Nad osalevad suures hulgas protsessides, kus eelduseks on ahelate üksteisest eraldamisekatalüüsimine.Helikaasidel on mitmeid struktuure jaoligomerisatsiooni olekuid. Samas kui DnaB-sarnased helikaasid kerivad DNAd lahti sõõrikukujulisteks heksameerideks, on näidatud, et teised ensüümid on aktiivsedmonomeeridena võivalgudimeeridena.Uurimustega on kinnitatud, et helikaasid võivad käituda passiivselt ja oodata, kuni toimubkatalüüsimata ahelate lahtikeerdumine, ning seejärel liiguvad nad lahutatud ahelate vahele.[2]Teise võimalusena on kirjeldatud aktiivset rolli, ahelate eraldamistkatalüüsides. Selleks kasutatakse ATP hüdrolüüsist vabanevastenergiat.[3] Viimasel juhul võib helikaasi võrrelda töötava mootoriga. Ta liigub ahelaid lahti keerutades möödasubstraati. See onATPaasi aktiivse töö otsene tulemus.[4] Helikaasid võivad töötadain vivo palju kiiremini kuiin vitro. See on võimalik tänu abivalkude olemasolule, mis aitavad läbi viia kahvelliiduse destabilisatsiooni.[4] Defektid helikaase kodeerivates geenides võivad põhjustavad haigusi. Näiteks defektWRNgeenis põhjustab Werneri sündroomi – geneetilist haigust, mida iseloomustab enneaegne vananemine.[5]
Helikaaside üldine funktsioon on ennustatav lähtudes sellest, et neis on olemas kindlal hulgalaminohapete järjestuste homoloogiat. Kõigis helikaasides esineb ühine valgujärjestuse motiivi, mis paikneb nende primaarstruktuuri sisemuses. Arvatakse, et just need järjestused on spetsiifiliselt kaasatudATP seondumisega, ATP hüdrolüüsi ning translokatsiooniganukleiinhappesubstraadil.Muutuv osaaminohapete järjestuses on seotud iga helikaasi spetsiifiliste tunnusjoontega.Lähtudes praeguseks kindlaks määratud helikaaside motiividest, on võimalik omistada oletatavat helikaasi aktiivsust erinevatelevalkudele. Siiski ei kinnita sellise motiivi olemasolu, et seevalk on helikaas. Konserveerunud motiivide leidumine toetab evolutsioonilisehomoloogia olemasolu ensüümide vahel. Tulenevalt helikaaside juuresolekust ja nende motiivi vormist on helikaasid jagatud superperekondadeks. Mõned nende perekondade liikmed määratakse organismide põhjal, millest nad on eraldatud. Samuti lähtutakse helikaaside jaotamisel perekondadeks nende funktsioonist.
Helikaasid jaotatakse konserveerunud motiivide alusel järgmistesse superperekondadesse (SF): SF1, SF2, SF3, DnaB-sarnane perekond ja Rho-sarnane perekond. Kõik need valgud seonduvad ATPga ning selle tulemusena kannavad nad klassikalist Walkeri motiivi:Walker A (fosfaadiga-seondumise ling ehk P-ling) jaWalker B (Mg2+-seonduv aspartaamhape) motiivi.
Sellesse perekonda kuulub ka osa RNA helikaase. Arvatakse, et nad on seotud kahe ahela lahtikeerdumisega viiruse RNA replikatsiooni tsüklis.Kõnealuse superperekonna esindajaid on leitud üheahelalisteRNA-viiruste 1. superperekonna positiivsetelt ahelatelt.Mutatsioonide analüüsi tulemusel on jõutud järeldusele, et nendel helikaasidel on mitmeid varieeruvaid ülesandeid viiruse RNA replikatsioonitsükli erinevatel etappidel.[6]UvrD (E. coli,DNA reparatsioonis),Rep (E. coli, DNA replikatsioonis),PcrA (Staphylococcus aureus,rekombinatsioonis),Dda (bakteriofaagT4,replikatsiooniinitsiatsioonis),RecD (E. coli, rekombinatsiooniliselreparatsioonis),TraI (F-plasmiid,bakteriaalseskonjugatsioonis).
RecQ helikaas (E. coli,DNA reparatsioonis),eIF4A (pagaripärmi, RNAtranslatsioonis),WRN geeninimese, DNA reparatsioonis),NS3[7] (C-hepatiit,viiruste replikatsioonis). TRCF (Mfd) (E. coli,transkriptsiooni-reparatsioonilisel paardumisel).
Superperekond III koosneb helikaasidest, mida kodeerivad peamiselt väikesedDNA-viirused ning mõningate suured tuumatsütoplasma DNA-viirused.[8][9] Väikeste viiruste replikatsioon on suures sõltuvusesperemeesraku replikatsioonisüsteemist. Superperekonna III helikaasid on väikestes viirustes seotudorigin'i seondumise domeeniga.Ori (DNA replikatsiooni alguspunkt) piirkonda ära tundvadomeeni seondumisel helikaasiga saab viirus vahele jättaperemeesrakul põhineva regulatsiooni raja ning initsieerida oma enda replikatsiooni.Valk seondub viiruseOri piirkonnaga, mille tulemusel toimub selle lahtikeerdumine. Rakusisesed replikatsioonvalgud koondatakse seejärelOri piirkonda ning tänu sellele saab toimuda viiruse DNA replikatsioon.LTag (inimahvi viirus 40-e, replikatsioonis),E1 (inimese papilloomiviiruse replikatsioonis),Rep (adeno-seoseliste viiruste replikatsioonis, viirusteintegratsioonis,virioni pakkimises).
Siinkohal tuleb meeles pidada, et need superperekonnad ei hõlma kõiki võimalikke helikaase. NäiteksXPB jaERCC2 on helikaasid, mis ei ole klassifitseeritud ühessegi ülalnimetatud perekonda.
RNA helikaasid ja DNA helikaasid esinevad koos peaaegu kõigis superperekondades.[10]
Siiski mitte kõikidel RNA helikaasidel ei esine helikaasset aktiivsust, selles mõttes, nagu seda tõlgendatakse ensümaatilisest funktsioonist lähtuvalt. NäiteksSwi/Snf perekonnavalgud. Kuigi needvalgud kannavad tüüpilist helikaasi motiivi,hüdrolüüsivadATPdaminohappeseoseliselt ja on ehitatud ümber helikaasi kesta, olenemata sellest ei ole suudetud leida mingisugust ahelaid eraldavat aktiivsust.[11]
NeedRNA helikaasid, mis siiski omavad ahelaid lahti keeravat funktsiooni, on iseloomustatud kahe järgmise mehhanismi alusel:tüüpilinebiheeliksi lahti keeramine ning kindla asukohaga ehk (saitspetsiifiline) ahelate eraldamine. Üldtuntudbiheeliksite lahtikeerdumine on astmeliselt toimuv kindlasuunalinekaksikahelate eraldamine, nagu juba eelnevalt ülal kirjeldatud. Seda kasutatakse näiteks DNA lahtikeerdumiseks. Kusjuures kohtspetsiifiline ahelate eraldamine esineb protsessis, mille käigus helikaasi ensüüm võib olla ühinenudbiheeliksi suvalise kohaga. Helikaasi seondumisele aitavad kaasa üheahelalised RNA ahela regioonid ning kogu helikaasi seondumise protsess toimub koosATP seondumisega.[12] Kui helikaas ja ATP on seondunud, ilmneb saitspetsiifiline ahelate lahknemine. See nõuab küll ATP seondumist, kuid ei vaja ATPhüdrolüüsi protsessi tegelikku toimumist.[13] Väiksema arvu aluspaaride korral dissotsieerub biheeliks ilma edasise ensüümi abita. Sellist lahtihargnemise meetodit kasutavadDEAD-box helikaasid.[14]
{{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link){{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link){{netiviide}}:kontrolli kuupäeva väärtust:|Aeg= (juhend)CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link){{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link){{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link){{cite journal}}: CS1 hooldus: mitu nime: autorite loend (link)