Головна |
«« | ЗМІСТ | »» |
---|
Ферменти, що каталізують розпад нуклеїнових кислот, - нуклеази відомі давно і досить добре вивчені. Ферменти, що розщеплюють ДНК, називаються Дезоксирибонуклеаза (ДНК-ази), а тс, що гідролізують РНК, рибонуклеаза (РНК-ази). Розпад екзогенних нуклеїнових кислот в процесі травлення здійснюється в основному гидролитичним шляхом в тонкому кишечнику під дією ДНК-аз і РНК-аз, секретується підшлунковою залозою до оліго-, ди і мононуклеотидів. Повна деполимеризация нуклеїнових кислот до мононуклеотидів може завершуватися під дією інших ферментів тонкого кишечника, наприклад фосфоді і естераз.
Усередині кожної групи тканинних нуклеаз - рибо і Дезоксирибонуклеаза є ферменти, що відрізняються по специфічності дії на субстрат і функцій в клітці.
За специфічності дії розрізняють наступні нуклеази:
де Н - нуклеозид; Ф - фосфат:
Утворилися під дією нуклеаз нуклеотиди розщеплюються нук- лсотідазамі і нуклсозідазамі (табл. 26.1).
Таблиця 26.1. Ферментативне розщеплення нуклеїнових кислот
фермент |
субстрат |
реакція |
кінцеві продукти |
Нуклсаза |
ДНК. РНК |
ДНК "+ (л-1) Н20- * лНМФ |
Нуклеозілмонофос- фат (НМФ) |
Полііуклеотід- фосфорілаеа |
ДНК. РНК |
РНК, + Н, Р 04 -> РНК(Д_ "+ ПДФ |
Укорочена на один нуклеотид РНКЯ_, + ПДФ |
3'або 5'-Нук- леотідаза |
Нуклеозид монофосфат (НМФ) |
НМФ + Н20-? Н + н3ро4 |
Нуклеозид (Н), орто- фосфорна кислота |
Нукл зійшла за |
Нуклеозид (Н) |
Н + HjO-? АТ + Р |
Азотистих основ (АО), рибоза (Р) |
Нуклсозід- <|юсфорила за |
Нуклеозид (Н) |
Н + Н, Р 04-> АТ + Р-1 - Ф |
Азотистих основ (АО), рибоза-1 - фосфат (Р-1-Ф) |
З
Як видно з табл. 26.1, деградація ДНК і РНК здійснюється як під дією гідролітичних, так і фосфорілітічних нуклеаз. В даний час ці ферменти відкриті як в мікроорганізмах, так і в тварин тканинах.
Механізм дії фосфорілітічного розщеплення підлогу і нуклеотидної ланцюга зводиться до перенесення нуклеотидних залишків з РНК на неорганічний фосфат:
Вважають, що in vivo фермент каталізує розпад клітинних РНК до нуклсозіддіфосфатов, беручи участь тим самим у регуляції концентрації клітинного неорганічного фосфату.
Функції різних типів РНК-аз та ДНК-аз в клітці різноманітні. Так, панкреатична рибонуклеаза (РНК-аза I) володіє екзо і ендонуклеазним дією і каталізує деградацію всіх типів РНК. Разом з тим відомі високоспецифічні тканинні РНК-ази, що розщеплюють фосфодіефірную зв'язок в області строго визначених нуклеотиднихпослідовностей і беруть участь в дозріванні первинних транскриптів рибосомних і транспортних РНК.
Що стосується групи ДНК-аз, то, наприклад, ДНК-аза I, виділена з клітин підшлункової залози, розщеплює одну з ланцюгів ДНК з утворенням олігодезоксирибонуклеотидів, що мають фосфорильної групу на 5'-кінці ДНК. ДНК-аза II, що міститься в тимусі і селезінці, гидролизует 3'-5'-фосфодіефірнис зв'язку в обох ланцюгах ДНК таким чином, що утворюються З'-фосфоолігонуклсотіди.
Рестріктази - ферменти ДНК-азного типу дії, каталізують деполимеризацию ДНК в суворо визначених ділянках молекули. Рестріктази мають високу специфічність дії щодо азотистих основ, розташованих поруч з розщеплюваного зв'язком. Вони використовуються для розшифровки послідовності нуклеотидних залишків в ДНК фагів і вірусів, а також знаходять широке застосування в генетичної інженерії для отримання рекомбінантних ДНК (гл. 31).
Відносно подальшої долі мононуклеотидів в кишечнику існує два припущення. По-перше, мононуклеотиди розщеплюються під дією неспецифічних фосфатаз (кислої і лужної), які гідролізують фосфоефірную зв'язок ( «нуклеотідазное» дію) з утворенням нукле- озідов і фосфорної кислоти, і в такому вигляді всмоктуються. Друге припущення полягає в тому, що мононуклеотиди всмоктуються і розпад їх здійснюється в клітинах слизової оболонки кишечника. Є також докази існування в стінці кишечника нуклсотідаз, які каталізують гідролітичні розпад мононуклеотидів. Подальший розпад утворилися нуклеозидов здійснюється всередині клітин слизової переважно фосфорілітічним, а не гидролитичним шляхом.
В результаті дії внутрішньоклітинних ендо- та екзонуклеаза нуклеїнові кислоти розщеплюються до мононуклеотидів, які під дією 3'або 5'-нуклсотідаз гидролитично розпадаються до нуклеозиду і ортофосфорної кислоти. Відомо, що АМФ в тварин тканинах попередньо дезамінується і перетворюється в инозин-5-мо нофосфат (ІМФ).
Утворилися нуклеозиди в тварин тканинах найчастіше деградують фосфорілітічно шляхом перенесення залишку рибози на вільну фосфорну кислоту з утворенням рибоза-1-фосфату і азотистого підстави пуринового або піримідинового ряду.
Послідовність реакцій розпаду нуклеотидів пуринового ряду на прикладі деградації аденозин-5'-монофосфату представлена на наступній схемі:
Послідовність ферментативних перетворень піримідинових нуклеотидів приведена на прикладі розпаду цітідін-5-монофосфату: