גרעינים

גרעינים הם אנזימים שתפקידם לפרק חומצות גרעין כמו חומצה ריבונוקליאית או חומצה deoxyribonucleic. זה נקרא עיכול מלא או חלקי של המצע.

מהם גרעינים

בדרך כלל אחראים גרעינים על פירוק חומצות גרעין. ניתן לפרק את החומצה הגרעינית הן מקצות מולקולות חומצת הגרעין והן ממרכזה.

ישנם גם מה שמכונה גרעינים מגבילים, החותכים רצפי חומצות גרעין רק מאזורים מסוימים. הגרעינים מסווגים לפי קריטריונים שונים. קריטריון אחד הוא סוג החומצה הגרעינית (חומצה deoxyribonucleic או חומצה ריבונוקלאית). קריטריון נוסף נוגע למבנה המשני כמו גדיל כפול או גדיל בודד. חשוב גם לבחירת הקריטריונים אם ההשפלה מתרחשת מקצותיה או מאמצע המולקולה. השאלה הבאה היא היכן אתר ההתקפה נמצא בין עמדות 5 'ו -3' של מבנה הסוכר-פוספט.

תפקיד רצף הבסיס הספציפי והלא ספציפי זורם גם לקביעת קריטריוני הסיווג. על פי קריטריונים אלה ישנם שיעורי סיווג שונים. ניתן לסווג את הגרעינים ל exonuclease, endonucleases, deoxyribonucleases ו ribonucleases.

פונקציה, אפקט ומשימות

תפקידי הגרעינים שונים. תפקיד חשוב הוא לחתוך DNA או RNA זר הן ספציפיות לרצף והן לא ספציפיות. אנדונוקליזות ההגבלה אחראיות למשימה זו.

הם מפצלים את חומצות הגרעין בנקודות מסוימות הרחק מקצותיה. או רצפי חומצות גרעין דומות מפוצלים או שמתעוררים רצפים לא ספציפיים. אנדונוקליזות המגבלות הן חלק ממערכת החיסון מכיוון שהם מפרקים חומצות גרעין זרות. גרעינים לא ספציפיים אחראים לרוב לעיכול חומצות גרעין. עם זאת, הם מעכלים גם את חומצות הגרעין של התאים המתים במהלך מוות תאים מתוכנת, אפופטוזיס. DNase, המופיע בעיקר בלבלב, בכבד, בטסיות דם ובפלסמת הדם, משחק כאן תפקיד מרכזי.

ה- mRNA מושפע מנוכחות RNases. התפלגות מבוקרת של RNA שולטת בוויסות ביטוי הגנים. Exonucleases לפרק את מולקולות ה- DNA או RNA מהקצוות. רצף חומצות הגרעין אינו רלוונטי כאן. תפקידם של אנזימים אלה הוא פירוק מוחלט של חומצות הגרעין לנוקלאוטידים המתאימים. הנוקלאוטידים משמשים כאבני בניין לבנייה מחודשת של חומצות גרעין או שהם מתפרקים לחלוטין. בתהליכי הנדסה גנטית משמשים גרעינים להגבלה ככלי חיתוך מולקולרי להסרה ממוקדת של רצפי חומצות גרעין בלתי רצויות.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

ההבחנה בין DNases ל- RNases היא קריטריון לבידול חשוב במיוחד. DNases מפרקים את ה- DNA. ישנם DNases ניטרליים וחומציים כאחד. ה- DNases הנייטרלים נוצרים במיוחד בלבלב, בכבד, בפלסמת הדם ובטסיות הדם. שם הם שולטים בפירוק ה- DNA כחלק מאפופטוזיס.

השפלה של ה- DNA באמצעות DNase ניטרלי מובילה להיווצרות נוקלאוזיד'-5-פוספטים. כדי לא לפרק את החומר הגנטי באופן לא ספציפי, ה- DNase הנייטרלי יוצר קומפלקס עם האקטין החלבוני. מתחם זה נחשב לצורת האחסון של הגרעין. DNase חומצה (DNase II) קיים גם בלבלב ובפלסמת הדם, אך גם בשתן ובחלב אם. בעזרת ה- DNase החומצי ה- DNA מפוצל לנוקלאוזיד -3-פוספטים. ה- RNases מראים מגוון גדול יותר. ידוע כי כ- 50 RNases שונים בבני אדם, מתוכם 9 קשורים למחלות תורשתיות נדירות.

ניתן לחלק את RNases בתורו ל- exoribonucleases ו- endoribonucleases, תלוי אם ה- RNA מושפל בקצותיו או מפוצל בגדיל. בין היתר, ל- RNases תפקיד חשוב בוויסות הגנים על ידי הגבלה ספציפית של אורך החיים של tRNA. הם תומכים גם בייצור המותאם אישית של RNA חדש. יתר על כן, כחלק ממערכת החיסון, הם מעורבים במאבק נגד הפלישה ל- RNA נגיפי. RNases החשובים ביותר כוללים RNase A, RNase H, RNase P, RNase R ו- RNase D. RNase A מפצל את ה- RNA באופן ספציפי על בסיס חנקן פירמידין כמו אורציל או ציטוזין. הוא נמצא במיוחד בזיעה ומפרק שם נגיפים לפני שהם יכולים לחדור לאורגניזם.

זו הסיבה שלעתים קרובות מכנים אותה גרעין סביבתי. RNase H פועל באופן לא ספציפי בהטרודופלקסים DNA-RNA, שם הוא מפרק את חלק ה- RNA. הטרודופלקס העשוי מ- RNA ו- DNA הוא גדיל כפול המורכב משני סוגים שונים של חומצות גרעין. RNase מסיר את מונומרים ה- RNA המובנים בטעות ב- DNA ומחליף אותם במונומרים של DNA. RNase P מסיר את המבשר בייצור ה- tRNA. RNase R מסייע בפירוק mRNA חיידקי ו- RNase D אחראי על עיבוד ה- tRNA.

מחלות והפרעות

גרעינים הם אנזימים אשר חוסר או תקלה שלהם יכולים להוביל לתלונות גופניות חמורות. כאמור, תשעה RNases קשורים למחלות תורשתיות נדירות ביותר.

לדוגמה, אם RNase H אינו פעיל מספיק, מתרחשות מוטציות, שבירות גדילים והצטברות רצפי DNA ב- RNA. מתפתחת תסמונת Aicardi-Goutières, שבאה לידי ביטוי כבר בילדים כהתקפי חום, הקאות וחסרי נפש. חלק מהתינוקות מאבדים שוב כישורים מוטוריים למדו לאחר מספר חודשים. חולים רבים מתים בגיל הרך. הגורם לתסמינים אלו הם תגובות דלקתיות המתווכות על ידי תגובות חיסוניות לקטעי ה- DNA המועשרים ב- RNA.