Helicase é uma enzima? 9 fatos (leia isso primeiro!)

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O sufixo -ase é adicionado ao final de uma enzima dependendo do nome do substrato. Vamos aprender alguns fatos sobre a natureza enzimática da helicase.

A helicase é uma enzima necessária para o metabolismo do ácido nucleico como replicação, transcrição, tradução, reparo e recombinação. Existem basicamente dois tipos de helicases, DNA e RNA helicase.

Eles são um entre o grupo de enzimas hidrolisantes. Como a enzima helicase quebra a hélice do DNA, ela é denominada helicase.

Vamos ver que tipo de enzima helicase é, onde são encontradas, como são produzidas e muitas outras questões relacionadas neste artigo.

O que são enzimas helicase?

Todas as enzimas são proteínas e todas as enzimas são divididas em diferentes classes de acordo com seu papel. Vamos conhecer mais sobre a enzima helicases.

As helicases são um grande grupo de enzimas pertencentes à classe das hidrolases que provocam a clivagem do substrato. São basicamente proteínas motoras que se movem unidirecionalmente durante o processo de replicação. Eles ajudam na separação do DNA de fita dupla para o início do processo de replicação.

O citoplasma da célula animal pode ser acessado por uma classe de motores moleculares conhecidos como proteínas motoras ou enzimas helicase. Ao hidrolisar o ATP, eles transformam energia química em trabalho mecânico.

Onde as enzimas helicase são encontradas?

Todos os eucariotos contêm a enzima helicase para várias reações metabólicas. Vamos descobrir a localização exata da enzima helicase.

As enzimas helicase são encontradas especificamente na região nuclear de uma célula. Nas plantas, as helicases são encontradas nos cloroplastos, núcleos e mitocôndrias. Dentro do núcleo, as helicases são encontradas no cromossomo X.

Funções da enzima helicase

A helicase é uma das enzimas importantes utilizadas na via metabólica. Vamos conhecer mais sobre as funções dele.

Algumas das funções importantes das enzimas helicase são dadas abaixo:

  • Usando o poder da hidrólise de ATP, que é caracterizada pela quebra de pontes de hidrogênio entre bases de nucleotídeos hibridadas, as helicases são frequentemente utilizadas para separar as fitas de uma dupla hélice de DNA ou de uma molécula de RNA auto-recozida.
  • Eles também ajudam a facilitar a recombinação de DNA homólogo e eliminar proteínas ligadas a ácidos nucleicos.
  • As helicases tornam mais fácil para o RNA passar por processos metabólicos como tradução, transcrição, biogênese de ribossomos, splicing de RNA, transporte, edição e desintegração.
  • Cada helicase move-se gradualmente ao longo da única fita de ácido nucleico do duplex com uma direcionalidade que é exclusiva dessa enzima.
  • As helicases podem funcionar consideravelmente mais rapidamente in vivo do que in vitro, porque as proteínas auxiliares ajudam a desestabilizar a junção em forquilha. 
  • Todos os processos relacionados ao RNA, incluindo transcrição, splicing e tradução, envolvem RNA helicases, que são responsáveis ​​por modificar a forma das moléculas de RNA.
  • Todas as helicases têm motivos de sequência (padrão de sequência de nucleotídeos e aminoácidos) dentro de sua estrutura central que são importantes na ligação de ATP, hidrólise de ATP e translocação ao longo do substrato de ácido nucleico.
  • As RNA helicases desempenham um papel crucial no reconhecimento de RNAs de virions.

Estrutura das enzimas helicases

Diferentes tipos de enzimas helicase estão presentes em eucariotos dependendo de sua estrutura e função. Vamos explorar mais sobre sua estrutura.

As helicases têm geralmente uma estrutura hexamérica em forma de anel. A estrutura primária da DNA helicase é composta de 3 polímeros com quatorze longas cadeias de resíduos de aminoácidos. Seis subunidades idênticas estão dispostas hexagonalmente na DNA helicase revelada pela estrutura cristalina do bacteriófago T7.

Inesperadamente, o anel não é seis vezes simétrico, mas é comprimido significativamente. Com exceção da helicase de manutenção minicromossômica eucariótica (MCM), todas as helicases hexaméricas têm uma estrutura distinta em forma de anel e são homohexâmeros. As doze helicases hexaméricas conhecidas funcionam principalmente na transcrição, recombinação e Replicação do DNA.

Que tipo de enzima é a helicase?

Todas as enzimas são de natureza proteica. Vamos explorar que tipo de enzima helicase é.

As enzimas helicases são aquelas enzimas que pertencem à classe das hidrolases e à subclasse das translocases. O enrolamento complexo da molécula de DNA nos cromossomos torna seu desenrolar uma tarefa difícil. Utilizando a hidrólise de ATP como fonte de energia, as enzimas helicase ajudam a desvendar a dupla hélice.

O que é importante sobre as enzimas helicases?

A enzima helicase desempenha um papel crucial durante a replicação do DNA. Vamos descobrir a importância das enzimas helicase.

A enzima helicase é importante devido à sua especificidade de substrato. A especificidade do substrato pode ser determinada pela direção na qual ele se move na molécula. A helicase geralmente se move na molécula de ácido nucleico de maneira unidirecional, que pode ser 5'-3' ou 3'-5'.

A direcionalidade das helicases é determinada pela polaridade da fita à qual ela está ligada. Por exemplo, helicases 5'3' aderem de forma muito eficaz a substratos com uma saliência de 5', mas muito mal para aqueles com uma saliência de ssDNA 3'. 

Como as enzimas helicase são produzidas e quando?

As enzimas helicase são basicamente dobras de proteínas. Vamos explorar como e quando as enzimas helicases são formadas.

As helicases são formadas a partir de 464 resíduos de aminoácidos compreendendo uma estrutura primária de cadeia longa. Durante a replicação, as cadeias laterais dos aminoácidos interagem entre si e produzem uma estrutura terciária de helicases que é funcional.

As DNA helicases desenrolam o DNA em locais conhecidos como origem de replicação ou ori durante a replicação do DNA, onde a síntese começará. A forquilha de replicação, assim chamada porque as duas fitas de DNA parecem bifurcadas quando são descompactadas, é uma estrutura que é criada enquanto a DNA helicase prossegue para desenrolar o DNA.

Quais são os três modelos dados para o desenrolamento do DNA por enzimas helicases?

Os mecanismos de translocação unidirecional e de separação de pares de bases ajudam no desenrolamento catalítico de longos segmentos de DNA. Vejamos os três modelos para o desenrolamento do DNA.

Os três modelos gerais são propostos de acordo com a interação da helicase com a hélice do DNA. Estes são :

  1. Modelo de cunha
  2. Modelo de torção e
  3. Modelo desestabilizador de hélice.

Modelo de cunha

No modelo de cunha, a helicase se liga à região de desenrolamento e firmemente ligada a uma fita do DNA. A outra fita não interage especificamente com a helicase.

Modelo de torção

No modelo de torção, o hexâmero helicase engata com ambas as fitas, uma fita está firmemente ligada ao local do canal enquanto a outra também interage com a região externa do hexâmero que gera torque e gira ambas as fitas.

Modelo de desestabilização de hélice

No modelo desestabilizador de hélice, o hexâmero interage com uma das fitas separadas no canal central e também interage com o dsDNA nas partes externas do hexâmero. A região duplex é derretida pela helicase e transloca unidirecionalmente ao longo do DNA no canal central.

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a helicase é uma enzima
Três modelos propostos para desenrolar o DNA pela enzima helicase

Classificação de Helicases

Dependendo de sua função, as helicases são classificadas em vários tipos. Vamos descobrir em que base as enzimas helicases são classificadas.

As enzimas helicase são distinguidas com base na estrutura do anel, tipo de hélice e polaridade.

A classificação das enzimas helicase é detalhada abaixo:

Classificado com base na formação da estrutura do anel

As enzimas helicases são classificadas em seis superfamílias (SF). As helicases que não formam estrutura em anel são classificadas em SF 1 e SF 2. As que formam estrutura em anel são classificadas em SF3-SF6.

Classificado com base no tipo de hélice

As helicases também são classificadas como α e β helicase dependendo do tipo de hélice a ser catalisada por elas. As helicases α geralmente interagem com o DNA de fita simples, enquanto a β helicase interage com o DNA de fita dupla.

Classificado com base na polaridade

Outra classificação das helicases é feita com base na polaridade, pois trabalham em unidireção junto com o ácido nucléico. A polaridade de translocação é de dois tipos: o Tipo A funciona na polaridade 3'-5' enquanto o Tipo B funciona bem na polaridade 5'-3'.

Conclusão

Para encerrar este post, concluímos que a helicase é uma enzima pertencente à classe das hidrolases. A enzima helicases ajuda a quebrar as ligações de hidrogênio dos ácidos nucleicos para separá-los para a replicação do DNA. Além dessa função, as helicases também participam de várias vias metabólicas, como reparo e recombinação de DNA.

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