|
}}
As '''helicases''' son unha clase de [[encima]]s vitais para todos os organismos vivos, xa que a súa principal función é desempaquetar os xenes dun organismo. Son [[proteína motora|proteínas motoras]] que se moven direccionalmente ao longo dunha molécula de [[ácido nucleico]], separando as dúas febras apareadas do ácido nucleico (en [[ADN]]s, [[ARN]]s bicatenarios, ou en híbridos ARN-ADN) usando enerxía derivada da [[hidrólise]] do [[Adenosina trifosfato|ATP]].
Existen moitas helicases debido á gran variedade de procesos nos cales se debe catalizar a separación de febras de ácidos nucleicos. Aproximadamente o 1% dos [[xene]]s eucariotas codifican helicases.<ref name="wu">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Wu Y |title=Unwinding and rewinding: double faces of helicase? |journal=J Nucleic Acids |volume=2012 |issue= |pages=140601 |year=2012 |pmid=22888405 |pmc=3409536 |doi=10.1155/2012/140601 |url=}}</ref> No [[xenoma humano]] están codificadas 95 helicases non redundantes, que son 64 ARN helicases e 31 ADN helicases.<ref name="umate">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Umate P, Tuteja N, Tuteja R |title=Genome-wide comprehensive analysis of human helicases |journal=Commun Integr Biol |volume=4 |issue=1 |pages=118–37 |date=January 2011 |pmid=21509200 |pmc=3073292 |doi=10.4161/cib.4.1.13844 |url=}}</ref>
Moitos procesos celulares, como a [[replicación do ADN]], [[Transcrición (xenética)|transcrición]], [[tradución de proteínas|tradución]], [[recombinación xenética|recombinación]], [[reparación do ADN]], e [[bioxénese de ribosomas]] implican a separación de febras de ácido nucleico para o cal cómpre a intervención das helicases.
== Función ==
[[Ficheiro:DNA_replication.svg|200px|miniatura|dereita|Acción das helicases na replicación do ADN.]]
As helicases utilízanse con frecuencia para separar as febras do ADN de [[dobre hélice]] ou unha molécula de ARN autoapareada (''self-annealed'') utilizando a enerxía da hidrólise do [[Adenosina trifosfato|ATP]], un proceso no que se produce a rotura dos [[enlace de hidróxeno|enlaces de hidróxeno]] entre os pares de bases apareados. Tamén funcionan retirando proteínas asociadas ao ácido nucleico e catalizan a [[recombinación homóloga]] do ADN.<ref name="Patel2006">{{citeCita journalpublicación periódica|last1=Patel|first1=S. S.|title=Mechanisms of Helicases|journal=Journal of Biological Chemistry|volume=281|issue=27|year=2006|pages=18265–18268|issn=0021-9258|doi=10.1074/jbc.R600008200|pmid=16670085|last2=Donmez|first2=I}}</ref> Os procesos metabólicos nos que intervén o ARN, como a tradución, transcrición, [[bioxénese dos ribosomas]], [[splicing do ARN]], transporte do ARN, modificación ou [[edición do ARN]], e degradación do ARN son todos facilitados polas helicases.<ref name=Patel2006 /> As helicases móvense ao longo dunha febra do dúplex do ácido nucleico cunha [[Direccionalidade (bioloxía molecular)|direccionalidade]] e [[procesividade]] específica para cada encima helicase determinado.
As helicases adoptan diferentes estruturas e estados de [[oligomerización]]. Aínda que as helicases de tipo [[dnaB helicase|DnaB]] desenrolan o ADN como hexámeros con forma de donut, outors encimas helicases son activos como [[monómero]]s ou [[dímero]]s. As helicases poden actuar pasivamente, agardando a que se produza un desenrolamento non catalizado e despois translocándose entre as febras desprazadas,<ref name=Croquette>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Lionnet T, Spiering MM, Benkovic SJ, Bensimon D, Croquette V|title=Real-time observation of bacteriophage T4 gp41 helicase reveals an unwinding mechanism |journal=PNAS |volume=104 |issue=50 |pages=19790–19795 |year=2007 |pmid=18077411 |doi=10.1073/pnas.0709793104 |pmc=2148377}}</ref> ou poden ter un papel activo catalizando a separación das febras usando a enerxía xerada pola [[hidrólise do ATP]].<ref name=Johnson>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Johnson DS, Bai L, Smith BY, Patel SS, Wang MD |title=Single-molecule studies reveal dynamics of DNA unwinding by the ring-shaped t7 helicase |journal=Cell |volume=129 |issue=7 |pages=1299–309 |year=2007 |pmid=17604719 |doi=10.1016/j.cell.2007.04.038 |pmc=2699903}}</ref> Neste último caso, a helicase actúa comparablemente a un motor activo, desenrolando as febras e translocándose ao longo do seu substrato como resultado directo da súa actividade de [[ATPase]].<ref name=physorg1>{{cite web |url=http://www.physorg.com/news102663442.html |title=Researchers solve mystery of how DNA strands separate |date=2007-07-03 |accessdate=2007-07-05}}</ref> As helicases poden procesar moito máis rápido ''[[in vivo]]'' que ''[[in vitro]]'' debido á presenza de proteínas accfesorias que axudan na desestabilización da unión en forquita.<ref name=physorg1 />
=== Barreira de activación na actividade helicase ===
== Historia das ADN helicases ==
As ADN helicases foron descbertas na bacteria ''[[Escherichia coli]]'' en 1976. Esta helicase foi descrita como “encima que desenrola o ADN” que “desnaturaliza os dúplex de ADN nunha reacción dependete do ATP, sen degradación detectable”.<ref name="Abdel">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Abdel-Monem M, Dürwald H, Hoffmann-Berling H | title = Enzymic unwinding of DNA. 2. Chain separation by an ATP-dependent DNA unwinding enzyme | journal = Eur. J. Biochem. | volume = 65 | issue = 2 | pages = 441–9 |date=June 1976 | pmid = 133023 | doi =10.1111/j.1432-1033.1976.tb10359.x }}</ref> A primeira ADN helicase eucariótica coñecida atopouse en 1978 nas plantas [[liliáceas]] (''[[Lilium]]'').<ref name="Hotta">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Hotta Y, Stern H | title = DNA unwinding protein from meiotic cells of Lilium | journal = Biochemistry | volume = 17 | issue = 10 | pages = 1872–80 |date=May 1978 | pmid = 207302 | doi =10.1021/bi00603a011 }}</ref> Desde entón, descubríronse e illáronse ADN ligases en diversas bacterias, virus, lévedos, moscas e eucariotas superiores.<ref name="Venkatesan_1982">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Venkatesan M, Silver LL, Nossal NG | title = Bacteriophage T4 gene 41 protein, required for the synthesis of RNA primers, is also a DNA helicase. | journal = J. Biol. Chem. | volume = 257 | issue = 20 | pages = 12426–34 |date=October 1982 | pmid = 6288720 | doi = }}</ref> Ata agora foron illadas 14 helicases diferentes de [[organismo unicelular|organismos unicelulares]], 6 helicases de [[bacteriófago]]s, 12 doutros [[virus]], 15 de [[lévedo]]s, 8 de [[planta]]s, 11 do timo de [[tenreira]]s, e aproximadamente 25 helicases de células humanas.<ref name="pmid15128294"/> Segue unha historia do descubrimento das helicases:
* '''1976''' – Descubrimento e illamento de ADN helicase de ''E. coli''.<ref name="Abdel"/>
* '''1978''' – Descubrimento da primeira ADN helicase eucariótica, illada dos [[lirio]]s.<ref name="Hotta"/>
* '''1982''' – A “proteína do xene 41 de T4” é a primeira ADN helicase descuberta en bacteriófagos.<ref name="Venkatesan_1982"/>
* '''1985''' – A primeira ADN helicase de mamífero illouse do [[timo]] bovino.<ref>{{citeCita journalpublicación periódica | author = Hubscher U, Stalder HP | year = 1985 | title = Mammalian DNA helicase | url = | journal = Nucleic Acids Res | volume = 13 | issue = | pages = 5471–5483 | pmid = 3162158 | doi=10.1093/nar/13.15.5471}}</ref>
* '''1986''' – Publícase que o antíxeno tumoral grande de SV40 é unha helicase viral, a cal é a primeira ADN helicase descuberta en virus non bacteriófagos.<ref name="pmid3019672">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Stahl H, Dröge P, Knippers R | title = DNA helicase activity of SV40 large tumor antigen | journal = EMBO J. | volume = 5 | issue = 8 | pages = 1939–44 |date=August 1986 | pmid = 3019672 | pmc = 1167061 | doi = }}</ref>
* '''1986''' – Determínase que a ATPaseIII de lévedos é unha ADN helicase.<ref name="pmid3017945">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Sugino A, Ryu BH, Sugino T, Naumovski L, Friedberg EC | title = A new DNA-dependent ATPase which stimulates yeast DNA polymerase I and has DNA-unwinding activity | journal = J. Biol. Chem. | volume = 261 | issue = 25 | pages = 11744–50 |date=September 1986 | pmid = 3017945 | doi = }}</ref>
* '''1988''' – Descubrimento de dominios con aminoácidos conservados, que se determina que son os motivos de helicase
* '''1989''' – Designación das superfamilias I e II de ADN helicases.<ref name="pmid2546125">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Gorbalenya AE, Koonin EV, Donchenko AP, Blinov VM | title = Two related superfamilies of putative helicases involved in replication, recombination, repair and expression of DNA and RNA genomes | journal = Nucleic Acids Res. | volume = 17 | issue = 12 | pages = 4713–30 |date=June 1989 | pmid = 2546125 | pmc = 318027 | doi =10.1093/nar/17.12.4713 }}</ref>
* '''1989''' - Identificación da familia de helicases de caixa DEAD.<ref>Linder, P., Lasko, P.F., Ashburner, M., Leroy, P., Nielson, P.J., Nishi, K., Schneir, J., Slonimski, P.P. (1989) Birth of the DEAD-box. Nature (London) 337, 121-122.</ref>
* '''1990''' - Illamento dunha ADN helicase humana.<ref name="pmid1702201">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Tuteja N, Tuteja R, Rahman K, Kang LY, Falaschi A | title = A DNA helicase from human cells | journal = Nucleic Acids Res. | volume = 18 | issue = 23 | pages = 6785–92 |date=December 1990 | pmid = 1702201 | pmc = 332732 | doi =10.1093/nar/18.23.6785 }}</ref>
* '''1992''' – Illamento da primeira ADN helicase [[mitocondria]]l (do cerebro bovino).<ref name="pmid1326759">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Hehman GL, Hauswirth WW | title = DNA helicase from mammalian mitochondria | journal = Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. | volume = 89 | issue = 18 | pages = 8562–6 |date=September 1992 | pmid = 1326759 | pmc = 49960 | doi =10.1073/pnas.89.18.8562 }}</ref>
* '''1996''' – Descubrimento da primeira ADN helicase purificada de [[cloroplasto]] do [[chícharo]].<ref name="pmid8665952">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Tuteja N, Phan TN, Tewari KK | title = Purification and characterization of a DNA helicase from pea chloroplast that translocates in the 3'-to-5' direction | journal = Eur. J. Biochem. | volume = 238 | issue = 1 | pages = 54–63 |date=May 1996 | pmid = 8665952 | doi =10.1111/j.1432-1033.1996.0054q.x }}</ref>
* '''2002''' – Illamento e caracterización da primeira ADN helicase bioloxicamente activa do parasito ''Plasmodium cynomolgi''.<ref name="pmid12387853">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Tuteja R, Malhotra P, Song P, Tuteja N, Chauhan VS | title = Isolation and characterization of an eIF-4A homologue from Plasmodium cynomolgi | journal = Mol. Biochem. Parasitol. | volume = 124 | issue = 1–2 | pages = 79–83 | year = 2002 | pmid = 12387853 | doi = 10.1016/S0166-6851(02)00205-0}}</ref>
== Características estruturais ==
== Superfamilias ==
As helicases clasifícanse en 6 grupos (superfamilias) baseándose nos motivos de secuencia que comparten.<ref name="Singleton">{{citeCita journalpublicación periódica |doi=10.1146/annurev.biochem.76.052305.115300 |author=Martin Singleton, Mark S. Dillingham, and Dale B. Wigley |title=Structure and mechanism of Helicases and Nucleic Acid Translocases |journal=The Annual Review of Biochemistry |volume=76 |pages=23–50 |year=2007 |pmid=17506634}}</ref> As helicases que non forman unha estrutura en anel clasifícanse nas superfamilias 1 e 2 e as que forman o anel forman parte das superfamilias 3 a 6.<ref name="Fairman">{{citeCita journalpublicación periódica |doi=10.1016/j.sbi.2010.03.011 |author=Margaret E. Fairman-Williams, Ulf-Peter Guenther and Echard Jankowsky |title=SF1 and SF2 helicases: family matters |journal=Current Opinion in Structural Biology |volume=20 |pages=313–324 |year=2010 |pmid=20456941 |issue=3 |pmc=2916977}}</ref> As helicases tamén se clasifican como α ou β dependendo de se funcionan con ADN monocatenario (α helicases) ou bicatenario (β helicases). Tamén se clasifican pola súa polaridade de translocación, de tal maneira que se a trnalocación ocorre en [[direccionalidade (bioloxía molecular)|dirección 3’-5’]] a helicase considérase de tipo A, e se esta ocorre en dirección 5’-3’ é de tipo B.<ref name="Singleton"/>
* '''Superfamilia 1 (SF1)''': Esta superfamilia pode subdividirse en helicases SF1A e SF1B.<ref name="Singleton"/> Neste grupo de helicases a polaridade de translocación pode ser 3’-5’ (subfamilia SF1A) ou 5’-3’(subfamilia SF1B). <ref name="Stelter">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Stelter M, Acajjaoui S, McSweeney S, Timmins J. |title=Structural and Mechanistic Insight into DNA Unwinding by Deinococcus radiodurans UvrD |journal=PLoS ONE. |volume=8 |issue=10 |pages=:e77364 |year=2013 |pmid=24143224 |pmc=3797037 |doi=10.1371/journal.pone.0077364}}</ref> <ref name="Singleton"/> As helicases máis coñecidas de tipo SF1A son Rep e [[endonuclease UvrABC|UvrD]] de bacterias [[Gram-negativa]]s, e a helicase PcrA helicase de bacterias [[Gram-positiva]]s.<ref name="Singleton"/> As helicases máis coñecidas do grupo SF1B son as helicases RecD e Dda.<ref name="Singleton"/>
* '''Superfamilia 2 (SF2)''': Este é o grupo máis grande de helicases, implicadas en diversos procesos celulares.<ref name="Umate">{{citeCita journalpublicación periódica |doi=10.4161/cib.4.1.13844 |author=Pavan Umate, Narendra Tuteja and Renu Tuteja |title=Genome-wide comprehensive análisis of human helicases |journal=Communicative & Integrative Biology |volume=4 |pages=118–137 |year=2011 |pmid=21509200 |issue=1 |pmc=3073292}}</ref><ref name="Singleton"/> Caracterízanse pola presenza de nove motivos conservados: Q, I, Ia, Ib, II, III, IV, V e VI.<ref name="Umate"/> Este grupo está composto principalmente por ARN helicases de caixa DEAD.<ref name="Fairman"/> Algunhas outras helicases incluídas en SF2 son as da familia de helicases de tipo RecQ e as de encmas de tipo Snf2.<ref name="Singleton"/> A maioría das helicases SF2 son de tipo A con poucas excepcións, como a familia XPD.<ref name="Singleton"/>
* '''Superfamilia 3 (SF3)''': Consta de helicases codificadas principalmente por pequenos [[virus de ADN]] e algúns [[NCLDV|virus de ADN grande nucleocitoplasmáticos]].<ref name="PUB00033628">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Koonin EV, Aravind L, Iyer LM |title=Common origin of four diverse families of large eukaryotic DNA viruses |journal=J. Virol. |volume=75 |issue=23 |pages=11720–34 |year=2001 |pmid=11689653 |pmc=114758 |doi=10.1128/JVI.75.23.11720-11734.2001}}</ref><ref name="PUB00014778">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Koonin EV, Aravind L, Leipe DD, Iyer LM |title=Evolutionary history and higher order classification of AAA+ ATPases |journal=J. Struct. Biol. |volume=146 |issue=1–2 |pages=11–31 |year=2004 |pmid=15037234 |doi=10.1016/j.jsb.2003.10.010}}</ref> Teñen unha direccionalidade de translocación 3’-5’, o que significa que son helicases de tipo A.<ref name="Singleton"/> A helicase SF3 máis coñecida é a helicase E1 do virus do papiloma.<ref name="Singleton"/>
* '''Superfamilia 4 (SF4)''': Todas as heicases SF4 teñen unha polaridade de tipo B (5’-3’).<ref name="Singleton"/> A helicase SF4 máis estudada é gp4 do virus bacteriófago T7.<ref name="Singleton"/>
=== Mutacións da helicase ATRX ===
O xene ''[[ATRX]]'' codifica a helicase dependente do ATP ATRX (tamén chamada XH2 e XNP) da familia do subgrupo SNF2, que se cre é responsable de funci´ñons como a remodelación d cromatina, [[regulación xénica]], e [[metilación do ADN]].<ref name="ropers">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Ropers HH, Hamel BC |title=X-linked mental retardation |journal=Nat. Rev. Genet. |volume=6 |issue=1 |pages=46–57 |date=January 2005 |pmid=15630421 |doi=10.1038/nrg1501 |url=}}</ref><ref name="gibbons">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Gibbons RJ, Picketts DJ, Villard L, Higgs DR |title=Mutations in a putative global transcriptional regulator cause X-linked mental retardation with alpha-thalassemia ATR-X syndrome |journal=Cell |volume=80 |issue=6 |pages=837–45 |date=March 1995 |pmid=7697714 |doi= 10.1016/0092-8674(95)90287-2|url=}}</ref><ref name="nextprot">Nextrprot Online Protein Database. [http://www.nextprot.org/db/entry/NX_P46100 " ATRX-Transcriptional regulator ATRX."], Retrieved on 12 November 2012.</ref><ref name="picketts">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Picketts DJ, Higgs DR, Bachoo S, Blake DJ, Quarrell OW, Gibbons RJ |title=ATRX encodes a novel member of the SNF2 family of proteins: mutations point to a common mechanism underlying the ATR-X syndrome |journal=Hum. Mol. Genet. |volume=5 |issue=12 |pages=1899–907 |date=December 1996 |pmid=8968741 |doi= 10.1093/hmg/5.12.1899|url=}}</ref> Estas funcións axudan a previr a [[apoptose]], que regula o tamaño do córtex cerebral, e contribúe á supervivencia de estruturas do hipocampo e corticais, que afectan á [[memoria]] e [[aprendizaxe]].<ref name="ropers" /> Esta helicase está localizada no [[cromosoma X]] (Xq13.1-q21.1), na [[heterocromatina]] pericentromérica e únese á [[proteína heterocromatínica 1]] (HP1).<ref name="ropers" /><ref name="nextprot" /> Studies have shown that ATRX plays a role in rDNA methylation and is essential for embyonic development.<ref name="gibbons2006">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Gibbons R |title=Alpha thalassaemia-mental retardation, X linked |journal=Orphanet J Rare Dis |volume=1 |issue= |pages=15 |year=2006 |pmid=16722615 |pmc=1464382 |doi=10.1186/1750-1172-1-15 |url=}}</ref> Atropáronse mutacións na proteína ''ATRX'', e o 90% delas están asociadas con dominios [[dedo de cinc]] e helicase.<ref name="pagon">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Pagon RA, Bird TD, Dolan CR, Stephens K, Adam MP, Stevenson RE |title= Alpha-Thalassemia X-Linked Intellectual Disability Syndrome|journal= |volume= |issue= |pages= |year= 1993|pmid=20301622 |doi= |url=}}</ref> As mutacións da ATRX poden causar atraso mental con alfa-talasemia ligada ao X ([[síndrome ATR-X]]).<ref name="ropers" />
Varios tipos de mutacións da ATRX están asociados á síndrome ATR-X, incluíndo máis frecuentemente [[mutación sen sentido|mutacións sen sentido]] dunha soa base, e mutacións sen sentido por corremento da pauta e [[deleción]]s.<ref name="picketts" /> As características da síndrome ATR-X inclúen: microcefalia, anormalidades faciais e esqueléticas, atraso mental, anormalidades xenitais, epilepsia, uso e habilidade lingüística limitada, e alfa-talasemia.<ref name="ropers" /><ref name="gibbons2006" /><ref name="gibbons1995">{{citeCita journalpublicación periódica |author=Gibbons RJ, Picketts DJ, Villard L, Higgs DR |title=Mutations in a putative global transcriptional regulator cause X-linked mental retardation with alpha-thalassemia (ATR-X syndrome) |journal=Cell |volume=80 |issue=6 |pages=837–45 |date=March 1995 |pmid=7697714 |doi= 10.1016/0092-8674(95)90287-2|url=}}</ref> O fenotipo da síndrome ATR-X suxire que a mutación do xene ATRX causa a regulación á baixa da [[expresión xénica]], como por exemplo nos xenes da alfa-globina.<ref name="gibbons1995" /> Aínda non se sabe que causa a expresión das variadas características da síndrome ATR-X en diferentes pacientes.<ref name="gibbons2006" />
=== Mutacións puntuais da helicase XPD ===
A [[ERCC2|XPD]] (factor D de xeroderma pigmentoso, tamén chamada proteína ERCC2) é unha helicase dependente de ATP de tipo 5'-3' da superfamilia II, que contén dominios con grupos de ferro-xofre.<ref name=singleton>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Singleton MR, Dillingham MS, Wigley DB |title=Structure and mechanism of helicases and nucleic acid translocases |journal=Annu. Rev. Biochem. |volume=76 |issue= |pages=23–50 |year=2007 |pmid=17506634 |doi=10.1146/annurev.biochem.76.052305.115300 |url=}}</ref><ref name=rudolf>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Rudolf J, Rouillon C, Schwarz-Linek U, White MF |title=The helicase XPD unwinds bubble structures and is not stalled by DNA lesions removed by the nucleotide excision repair pathway |journal=Nucleic Acids Res. |volume=38 |issue=3 |pages=931–41 |date=January 2010 |pmid=19933257 |pmc=2817471 |doi=10.1093/nar/gkp1058 |url=}}</ref> As mutacións puntuais herdadas na helicase XPD están asociadas con trastornos de [[envellecemento humano|envellecemento]] acelerado como a [[síndrome de Cockayne]] (CS) e a [[tricotiodistrofia]] (TTD).<ref name=fan>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Fan L, Fuss JO, Cheng QJ, Arvai AS, Hammel M, Roberts VA, Cooper PK, Tainer JA |title=XPD helicase structures and activities: insights into the cancer and aging phenotypes from XPD mutations |journal=Cell |volume=133 |issue=5 |pages=789–800 |date=May 2008 |pmid=18510924 |pmc=3055247 |doi=10.1016/j.cell.2008.04.030 |url=}}</ref> A síndrome de Cockayne e a tricotiodistrofia son ambas trastornos de desenvolvemento que implican a sensibilidade á [[luz ultravioleta]] e o envellecemento prematuro, e a síndrome de Cockayne preséntase con atraso mental grave desde o momento do nacemento.<ref name="fan" /> A mutación da helicase XPD foi tamén implicada no [[xeroderma pigmentoso]] (XP), un trastorno caracterizado pola sensibilidade á luz ultravioleta, que multiplica por 1000 a posibilidade de desenvolver cancro de pel.<ref name="fan" />
A helicse XPD é un compoñente esencial do complexo [[TFIIH]], que é un factor de transcrición e reparación da célula.<ref name="fan" /><ref name=laine>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Lainé JP, Mocquet V, Egly JM |title=TFIIH enzymatic activities in transcription and nucleotide excision repair |journal=Meth. Enzymol. |volume=408 |issue= |pages=246–63 |year=2006 |pmid=16793373 |doi=10.1016/S0076-6879(06)08015-3 |url= |series=Methods in Enzymology |isbn=9780121828134}}</ref><ref name=tirode>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Tirode F, Busso D, Coin F, Egly JM |title=Reconstitution of the transcription factor TFIIH: assignment of functions for the three enzymatic subunits, XPB, XPD, and cdk7 |journal=Mol. Cell |volume=3 |issue=1 |pages=87–95 |date=January 1999 |pmid=10024882 |doi= 10.1016/S1097-2765(00)80177-X|url=}}</ref><ref name=sung>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Sung P, Bailly V, Weber C, Thompson LH, Prakash L, Prakash S |title=Human xeroderma pigmentosum group D gene encodes a DNA helicase |journal=Nature |volume=365 |issue=6449 |pages=852–5 |date=October 1993 |pmid=8413672 |doi=10.1038/365852a0 |url=}}</ref><ref name=schaeffer>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Schaeffer L, Roy R, Humbert S, Moncollin V, Vermeulen W, Hoeijmakers JH, Chambon P, Egly JM |title=DNA repair helicase: a component of BTF2 (TFIIH) basic transcription factor |journal=Science |volume=260 |issue=5104 |pages=58–63 |date=April 1993 |pmid=8465201 |doi= 10.1126/science.8465201|url=}}</ref> Como membro deste complexo, facilita a [[reparación de excisión de nucleótido]] ao desenrolar o ADN.<ref name="fan" /> O TFIIH axuda a reparar o ADN danado como por exemplo os danos producidos polo sol.<ref name="fan" /><ref name="laine" /><ref name="tirode" /><ref name="sung" /><ref name="schaeffer" /> Unha mutación na helicase XPD que axuda a formar este complexo e contribúe ao seu funcionamento causa a sensibilidade á luz solar que se observa nestas tres doenzas, e o incremento de cancro no xeroderma pigmentoso e no envellecemento prematuro característico da tricotiodistrofia e a síndrome de Cockayne.<ref name="fan" />
As mutacións na helicase XPD que causan a tricotiodistrofia encóntranse por toda a proteína en varias localizacións implicadas en [[interaccións proteína-proteína]].<ref name="fan" /> Estas mutacións dan lugar a unha proteína inestable debido a que terá unha incapacidade de formar reaccións estabilizantes con outras proteínas nos puntos de mutación.<ref name="fan" /> Isto, á súa vez, desestabiliza todo o complexo TFIIH, o que orixina defectos nos mecanismos de transcrición e reparación da célula.<ref name="fan" />
[[Ficheiro:RecQ helicase.png|miniatura|dereita|Helicase RecQ.]]
As [[helicase RecQ|helicases RecQ]] (3'-5') pertencen á superfamilia II de helicases, e axudan a manter a estabilinade do xenoma e suprimen a recombinación inapropiada.<ref name=hanada>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Hanada K, Hickson ID |title=Molecular genetics of RecQ helicase disorders |journal=Cell. Mol. Life Sci. |volume=64 |issue=17 |pages=2306–22 |date=September 2007 |pmid=17571213 |doi=10.1007/s00018-007-7121-z |url=}}</ref><ref name=opresko>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Opresko PL, Cheng WH, Bohr VA |title=Junction of RecQ helicase biochemistry and human disease |journal=J. Biol. Chem. |volume=279 |issue=18 |pages=18099–102 |date=April 2004 |pmid=15023996 |doi=10.1074/jbc.R300034200 |url=}}</ref> As deficiencias ou mutacións na familia das helicases RecQ producen unha recombinación xenética e replicación do ADN anormais, o que leva a unha inestabilidade cromosómica e a un descenso global da capacidade da célula de proliferar.<ref name="hanada" /> As mutacións nas helicases desta familia chamadas BLM, RECQL4 e WRN, que xogan un papel na regulación da recombinación homóloga, orixinan as doenzas conxénitas autosómicas recesivas [[síndrome de Bloom]], [[síndrome de Rothmund-Thomson]], e [[síndrome de Werner]], respectivamente.<ref name="opresko" /><ref name=ouyang>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Ouyang KJ, Woo LL, Ellis NA |title=Homologous recombination and maintenance of genome integrity: cancer and aging through the prism of human RecQ helicases |journal=Mech. Ageing Dev. |volume=129 |issue=7–8 |pages=425–40 |year=2008 |pmid=18430459 |doi=10.1016/j.mad.2008.03.003 |url=}}</ref>
A síndrome de Bloom caracterízase por unha predisposición ao cancro de aparición temperán, a unha idade media de inicio de 24 anos.<ref name="opresko" /><ref name=ellis>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Ellis NA, Groden J, Ye TZ, Straughen J, Lennon DJ, Ciocci S, Proytcheva M, German J |title=The Bloom's syndrome gene product is homologous to RecQ helicases |journal=Cell |volume=83 |issue=4 |pages=655–66 |date=November 1995 |pmid=7585968 |doi= 10.1016/0092-8674(95)90105-1|url=}}</ref> As células dos pacientes de síndrome de Bloom presentan unha alta frecuencia de intercambio recíproco entre [[cromátida]]s irmás e un dano cromosómico excesivo.<ref name=selak>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Selak N, Bachrati CZ, Shevelev I, Dietschy T, van Loon B, Jacob A, Hübscher U, Hoheisel JD, Hickson ID, Stagljar I |title=The Bloom's syndrome helicase (BLM) interacts physically and functionally with p12, the smallest subunit of human DNA polymerase delta |journal=Nucleic Acids Res. |volume=36 |issue=16 |pages=5166–79 |date=September 2008 |pmid=18682526 |pmc=2532730 |doi=10.1093/nar/gkn498 |url=}}</ref> Hai probas que suxiren que a BLM xoga un papel en recuperar a replicación do ADN interrompida en [[forquita de replicación|forquitas de replicación]].<ref name="selak" />
A síndrome de Werner é un trastorno de envellecemento prematuro con síntomas que inclúen un comezo temperán de [[arterosclerose]] e [[osteoporosre]] e outras doenzas relacionadas coa iade, unha alta frecuencia de [[sarcoma]], e de morte a miúdo causada por [[infarto de miocardio]] ou [[cancro]] entre os 40 e 60 anos.<ref name="opresko" /><ref name=gray>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Gray MD, Shen JC, Kamath-Loeb AS, Blank A, Sopher BL, Martin GM, Oshima J, Loeb LA|title=The Werner syndrome protein is a DNA helicase |journal=Nat. Genet. |volume=17 |issue=1 |pages=100–3 |date=September 1997 |pmid=9288107 |doi=10.1038/ng0997-100 |url=}}</ref> As células dos pacientes de síndrome de Werner mostran unha duranción da súa etapa reprodutiva reducida con roturas cromosómicas e [[translocación cromosómica|translocacións]], e grandes [[deleción]]s de compoñentes cromosómicos, causando inestabilidade xenómica.<ref name="gray" />
A síndrome de Rothmund-Thomson, tamén chamada [[poiquiloderma conxénito]], caracterízase por un envellecemento prematuro, anormalidades na pel e esqueleto, erupcións cutáneas, [[poiquiloderma]], cataratas xuvenís, e unha predisposición aos cancros como os osteosarcomas.<ref name="opresko" /><ref name=kitao>{{citeCita journalpublicación periódica |author=Kitao S, Shimamoto A, Goto M, Miller RW, Smithson WA, Lindor NM, Furuichi Y |title=Mutations in RECQL4 cause a subset of cases of Rothmund-Thomson syndrome |journal=Nat. Genet. |volume=22 |issue=1 |pages=82–4 |date=May 1999 |pmid=10319867 |doi=10.1038/8788 |url=}}</ref> Nas células de pacientes desta síndrome atópanse rearranxos cromosómicos que causan inestabilidade xenómica.<ref name="kitao" />
== ARN helicases ==
As ARN helicases e ADN helicases poden encontrarse xuntas en todas as superfamilias de helicases agás en SF6.<ref name="isbn1-84755-914-X">{{Cita libro | editor = Jankowsky E | title = RNA Helicases (RSC Biomolecular Sciences) | publisher = Royal Society of Chemistry | location = Cambridge, England | year = 2010 | page = 5 | isbn = 1-84755-914-X | chapter = An introduction to RNA helicases: superfamilies, families, and major themes | author = Jankowsky E, Fairman-Williams ME}}</ref><ref name="rnahelicases"> Ranji, A.; Boris-Lawrie, K. (2010). "RNA helicases: Emerging roles in viral replication and the host innate response". RNA Biology 7 (6): 775–787. doi:10.4161/rna.7.6.14249. PMC 3073335. PMID 21173576. </ref> Todas as ARN helicases eucariotas que foron identificadas ata agora non forman anel e son de tipo SF1 ou SF2. Por outra parte, as ARN helicases que forman anel encontráronse en bacterias e virus.<ref name="rnadatabase" /> Porén, non todas as ARN helicases mostran actividade de helicase definida pola súa función encimática, como as proteínas da familia Swi/Snf.<ref>Harald Dürr, Andrew Flaus, Tom Owen-Hughes, e Karl-Peter Hopfner. Snf2 family ATPases and DExx box helicases: differences and unifying concepts from high-resolution crystal structures. Nucleic Acids Res. 2006 Sep; 34(15): 4160–4167.
Published online 2006 Aug 25. doi 10.1093/nar/gkl540. [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1616948/]</ref> Aínda que estas proteínas levan os motivos típicos das helicases, hidrolizan ATP de maneira dependente de ácido nucleico, e están construídas arredor dun núcleo de helicase, en xeral, non se observa nelas ningunha actividade de desenrolamento de ácidos nucleicos.<ref name="pmid20813532">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Jankowsky E | title = RNA helicases at work: binding and rearranging | journal = Trends Biochem. Sci. | volume = 36 | issue = 1 | pages = 19–29 |date=January 2011 | pmid = 20813532 | pmc = 3017212 | doi = 10.1016/j.tibs.2010.07.008 }}</ref>
As ARN helicases que mostran unha actividade de desenrolamento foron caracterizadas por polo menos dous mecanismos diferentes: desenrolamento do dúplex canónico e separación de febras local. O desenrolamento de dúplex canónico é a separación direccional gradual dunha febra dúplex, como se describiu máis arriba, para o desenrolamento do ADN. Porén, a separación de febras local ocorre por un proceso no que o encima helicase cárgase en calquera punto ao longo do dúplex. A isto axuda unha rexión monocatenaria do ARN, e a carga do encima está acompañada da unión de ATP.<ref name="pmid17964264">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Yang Q, Del Campo M, Lambowitz AM, Jankowsky E | title = DEAD-box proteins unwind duplexes by local strand separation | journal = Mol. Cell | volume = 28 | issue = 2 | pages = 253–63 |date=October 2007 | pmid = 17964264 | doi = 10.1016/j.molcel.2007.08.016 }}</ref> Unha vez que están unidos as helicases e o ATP, ocorre a separación de febras local, o cal require a unión do ATP pero non a hidrólise de dito ATP.<ref name="pmid19088201">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Liu F, Putnam A, Jankowsky E | title = ATP hydrolysis is required for DEAD-box protein recycling but not for duplex unwinding | journal = Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. | volume = 105 | issue = 51 | pages = 20209–14 |date=December 2008 | pmid = 19088201 | pmc = 2629341 | doi = 10.1073/pnas.0811115106 }}</ref> O dúplex ten poucos pares de bases e disóciase despois sen necesitar máis asistencia do encima. Este modo de desenrolamento é o utilizado polas helicases de caixa DEAD.<ref name="pmid21297876">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Jarmoskaite I, Russell R | title = DEAD-box proteins as RNA helicases and chaperones | journal = Wiley Interdiscip Rev RNA | volume = 2 | issue = 1 | pages = 135–52 | year = 2011 | pmid = 21297876 | pmc = 3032546 | doi = 10.1002/wrna.50 }}</ref>
Hai unha [http://www.rnahelicase.org/ base de datos de ARN helicases] dispoñible on line que contén unha lista de ARN helicases con información da súa secuencia, estrutura, e funcións bioquímicas e celulares.<ref name=rnadatabase> Jankowsky, A.; Guenther, U. -P.; Jankowsky, E. (2010). "The RNA helicase database". Nucleic Acids Research 39 (Database issue): D338–D341. doi:10.1093/nar/gkq1002. PMC 3013637. PMID 21112871.</ref>
=== Medida e monitorización da actividade de helicase ===
Utilízanse varios métodos para medir a actividade de helicase ''in vitro''. Estes métodos poden ser ensaios ou probas cualitativos ou cuantitativos. En 1982-1983, desenvolveuse o primeiro ensaio bioquímico directo para medir a actividade de helicase.<ref name="Venkatesan_1982" /><ref name="pmid6315716">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Matson SW, Tabor S, Richardson CC | title = The gene 4 protein of bacteriophage T7. Characterization of helicase activity | journal = J. Biol. Chem. | volume = 258 | issue = 22 | pages = 14017–24 |date=November 1983 | pmid = 6315716 | doi = }}</ref> Este método denomínase “ensaio de desprazamento de febra”.
:* O ensaio de desprazamento de febra implica o [[radioetiquetado]] dun dúplex de ADN. Despois do tratamento con helicase, detéctase visualmente o ADN monocatenario separado do ADN bicatenario por [[PAGE|electroforese PAGE]] non desnaturalizante. Despois da detección do ADN monocatenario, a cantidade de marcaxe radiactiva que está no ADN monocatenario cuantifícase para dar un valor numérico á cantidade de ADN bicatenario que foi desenrolado.
::O ensaio de desprazamento de febra é aceptable para unha análise cualitativa, pero a súa incapacidade de dar resultados para máis dun só punto temporal, o seu consumo de tempo, e a súa dependencia de produtos radioactivos perigosos para o etiquetado fixo necesario o desenvolvemento de métodos de diagnóstico que puidesen monitorizar a actividade de helicase en tempo real.
Outros métodos que se desenvolveron máis tarde incorporaron características como: mecánica de alto rendemento, o uso do etiquetado de nucleótidos (menos perigoso), tempo de reacción máis rápido/menos consumo de tempo, monitorización en tempo real da actividade de helicases (usando medicións cinéticas en troques de análises de punto final/de punto único). Entre estas metodoloxías están: "un método de fluxo de arrefriado rápido, ensaios baseados en fluorescencia, ensaios de filtración, un [[ensaio de proximidade de escintileo]], [[ensaio de transferencia de enerxía de resonancia fluorescente]] resolta no tempo, un ensaio baseado na tecnoloxia ''flashplate'', ensaios de arrefriamento resolto no tempo homoxéneos, e ensaios de helicase baseados en electroquimioluminescencia".<ref name="pmid15128294">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Tuteja N, Tuteja R | title = Prokaryotic and eukaryotic DNA helicases. Essential molecular motor proteins for cellular machinery | journal = Eur. J. Biochem. | volume = 271 | issue = 10 | pages = 1835–48 |date=May 2004 | pmid = 15128294 | doi = 10.1111/j.1432-1033.2004.04093.x }}</ref> Co uso de ecuacións matemáticas especializadas, poden utilizarse algúns destes ensaios para determinar que cantidade de nucleótidos apareados pode separar a helicase por hidrólise de 1 molécula de ATP.<ref name="pmid22665805">{{citeCita journalpublicación periódica | author = Sarlós K, Gyimesi M, Kovács M | title = RecQ helicase translocates along single-stranded DNA with a moderate processivity and tight mechanochemical coupling | journal = Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. | volume = 109 | issue = 25 | pages = 9804–9 |date=June 2012 | pmid = 22665805 | pmc = 3382518 | doi = 10.1073/pnas.1114468109 }}</ref>
Hai kits de diagnóstico dispoñibles comercialmente. Un deles é o ensaio de diagnóstico "Trupoint" de [[PerkinElmer]], Inc. Este ensaio é un ensaio de arrefriamento (''quenching'') de fluorescencia resolto no tempo que utiliza a tecnoloxía PerkinEmer "SignalClimb" que está baseada en dúas etiquetas que se unen en estreita proximidade pero en febras do ADN opostas.
|
