Les nucleases són enzims la funció del qual és degradar-se àcids nucleics tal com àcid ribonucleic or àcid desoxiribonucleic. Es coneix com a digestió total o parcial del substrat.
Què són les nucleases?
Les nucleases són generalment responsables de la degradació de àcids nucleics. En aquest procés, l'àcid nucleic es pot degradar des dels extrems de l'àcid nucleic molècules així com des del seu mig. També hi ha les anomenades nucleases de restricció, que només tallen seqüències d’àcids nucleics de determinades regions. Les nucleases es classifiquen segons diversos criteris. Un criteri és el tipus d’àcid nucleic (àcid desoxiribonucleic or àcid ribonucleic). Un altre criteri es refereix a l'estructura secundària, com ara cadena doble o cadena simple. També és important per a la selecció de criteris si la degradació es produeix des dels extrems o des del centre de la molècula. La següent pregunta és on es troba el lloc d’atac entre el lloc 5 ′ i el lloc 3 ′ del sucre-fosfat cadafal. El paper de la seqüència de bases específica i no específica de la seqüència també entra en la determinació dels criteris de classificació. Segons aquests criteris, resulten diferents classes de classificació. Així, les nucleases es poden classificar en exonucleases, endonucleases, desoxiribonucleases i ribonucleases.
Funció, acció i tasques
Les funcions de les nucleases són diverses. Una funció important és escindir ADN o ARN estrany tant de manera seqüencial com inespecífica. Les endonucleases de restricció són les responsables d'aquesta tasca. Divideixen el àcids nucleics en llocs específics allunyats dels seus extrems. En el procés, es divideixen seqüències similars d’àcids nucleics o es produeixen seqüències no específiques. Les endonucleases de restricció formen part del sistema immune, ja que es degraden nucleics estrangers àcids. Les nucleases inespecífiques són sovint responsables de la digestió del nucli àcids. Tot i així, també digereixen el nucli àcids de cèl·lules mortes durant la mort cel·lular programada, apoptosi. La DNasa, que és particularment abundant al pàncrees, fetge, plaquetes i sang el plasma, té un paper important en aquest procés. L’ARNm està influït per la presència de RNases. La degradació controlada de l 'ARN controla la regulació de general expressió. Les exonucleases degraden l'ADN o l'ARN individual molècules des dels extrems. Aquí, la seqüència d’àcids nucleics és irrellevant. La funció d’aquests enzims consisteix a degradar completament els àcids nucleics en els corresponents nucleòtids. En el procés, els nucleòtids serveixen de nou com a blocs per a la renovada construcció d’àcids nucleics o es degraden completament. En enginyeria genètica procediments, les nucleases de restricció s’utilitzen com a eines de tall molecular per a l’eliminació dirigida de seqüències d’àcids nucleics no desitjades.
Formació, aparició, propietats i valors òptims
La distinció entre DNases i RNases és un criteri distintiu particularment important. Les DNases degraden l’ADN. Hi ha DNases neutres i àcides. Les DNases neutres es produeixen particularment al pàncrees, fetge, sang plasma i plaquetes. Allà controlen la degradació de l’ADN en el curs de l’apoptosi. La degradació de l'ADN per la DNasa neutra condueix a la formació de fosfats nucleòsids'-5. Per no degradar el material genètic de manera inespecífica, la DNasa neutra forma un complex amb la proteïna actina. Es considera que aquest complex és la forma d’emmagatzematge de la nucleasa. La DNasa àcida (DNasa II) també està present al pàncrees i sang plasma, però també en orina i la llet materna. Amb l'ajuda de la DNasa àcida, l'ADN es divideix en fosfats nucleòsids'-3. Les RNases presenten una major diversitat. En humans, es coneixen unes 50 RNases diferents, 9 de les quals estan associades a malalties hereditàries rares. Les RNases poden al seu torn dividir-se en exoribonucleases i endoribonucleases, depenent de si l'ARN es degrada dels extrems o es divideix a la cadena. Entre altres funcions, les RNases tenen un paper important a general regulació limitant específicament la vida útil del tRNA. També ajuden a la producció de nou ARN de forma adequada. A més, com a component del sistema immune, participen en la lluita contra l’ARN viral invasor. Les RNases més importants inclouen RNase A, RNase H, RNase P, RNase R i RNase D. RNase A cliva específicament l’ARN segons una pirimidina nitrogen base com l’uracil o la citosina. És particularment present a la suor, on es descompon virus abans que puguin entrar a l’organisme. Per aquest motiu, sovint se l’anomena nucleasa ambiental. La RNasa H actua de manera inespecífica sobre els heterodúplexs d'ADN-ARN, degradant la porció d'ARN. Un heterodúplex d'ARN i ADN és una doble cadena composta pels dos tipus diferents d'àcids nucleics. RNase elimina els monòmers d'ARN que s'incorporen per error a l'ADN i els substitueix per monòmers d'ADN. La RNasa P elimina el precursor de la producció de tRNA. La RNasa R ajuda a degradar l’ARNm bacterià i la RNasa D és en part responsable del processament de l’ARNm.
Malalties i trastorns
Les nucleases són enzims l'absència o el mal funcionament de la qual pugui lead a malalties físiques greus. Com s’ha esmentat anteriorment, nou RNases s’associen a malalties hereditàries molt rares. Per exemple, una activitat insuficient de la RNasa H provoca mutacions, trencaments de cadenes i acumulació de seqüències d'ADN a l'ARN. Això dóna lloc a l’anomenada síndrome d’Aicardi-Goutières, que ja es manifesta en els nadons en episodis febrils, vòmits i inquietud. En alguns lactants, les habilitats motores apreses es tornen a perdre després d’uns mesos. Molts pacients moren d'hora infància. Aquests símptomes són causats per reaccions inflamatòries mediades per respostes immunes als segments d’ADN enriquits de l’ARN.
