Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης

Η κύρια διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης είναι ότι η ελικάση ξετυλίγει το δίκλωνο DNA ενώ η τοποϊσομεράση ανακουφίζει από την τάση που δημιουργείται από την ελικάση . Επιπλέον, η ελικάση σπάει τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των δύο κλώνων DNA ενώ η τοποϊσομεράση σπάει τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς στη ραχοκοκαλιά του DNA.

Η ελικάση και η τοποϊσομεράση είναι δύο ένζυμα που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA τόσο των ευκαρυωτών όσο και των προκαρυωτικών. Παίζουν βασικό ρόλο στον διαχωρισμό της αλυσίδας του DNA αλλάζοντας την τοπολογία του DNA.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι το Helicase
     – Ορισμός, Τύποι, Συνάρτηση
2. Τι είναι η Τοποϊσομεράση
     – Ορισμός, Τύποι, Συνάρτηση
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης
     – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης
     – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι

Ελικάση DNA, ελικάση RNA, Supercoils, Τοποϊσομεράση Τύπου Ι, Τοποϊσομεράση Τύπου II, Ξετύλιξη

Τι είναι η Helicase

Πρώτα απ' όλα, η ελικάση είναι μια ειδική κατηγορία ενζύμων που εμπλέκονται σχεδόν σε όλους τους τύπους συμβάντων μεταβολισμού νουκλεϊκών οξέων, συμπεριλαμβανομένης της αντιγραφής του DNA, του ανασυνδυασμού και της επιδιόρθωσης του DNA. Είναι επίσης σημαντικό για τη μεταγραφή, την επεξεργασία του RNA, τη μετάφραση, τη βιογένεση ριβοσώματος και τη διάσπαση. Επιπλέον, η μετατόπιση κατά μήκος των νουκλεϊκών οξέων καθώς και η λειτουργία των ελικάσης απαιτούν ενέργεια που προέρχεται από το ATP. Η κύρια λειτουργία της ελικάσης είναι να ξετυλίγει τα δίκλωνα νουκλεϊκά οξέα σπάζοντας τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των νουκλεοτιδίων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ελικάσες διαταράσσουν επίσης τις αλληλεπιδράσεις πρωτεΐνης-νουκλεϊκού οξέος. Λόγω της βασικής λειτουργίας των ελικάσες, γίνονται πανταχού παρούσες και εξελικτικά διατηρημένες πρωτεΐνες.

Εικόνα 1:Ελικάση και Τοποϊσομεράση στην Αντιγραφή DNA

Επιπλέον, υπάρχουν δύο τύποι ελικάσης όπως η ελικάση DNA και η ελικάση RNA. Η ελικάση DNA ξετυλίγει το δίκλωνο DNA, το οποίο είναι μια σημαντική λειτουργία στην αντιγραφή του DNA. Για παράδειγμα, η ελικάση RNA αναδιαμορφώνει συμπλέγματα RNA και RNA-πρωτεΐνης κατά τη μεταγραφή, το μάτισμα RNA και τη μετάφραση.

Τι είναι η Τοποϊσομεράση

Η τοποϊσομεράση είναι ένα ένζυμο που είναι υπεύθυνο για την προσθήκη ή την αφαίρεση υπερπηνίων από το διπλό DNA κατά την αντιγραφή, τη μεταγραφή, την αναδιαμόρφωση της χρωματίνης και τον ανασυνδυασμό. Εισάγει σπασίματα μονής ή διπλής αλυσίδας στο μόριο του DNA. Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής του DNA, οι ελικάσες ξετυλίγουν το διπλό DNA, εισάγοντας υπερπηνία. Οι τοποϊσομεράσες τύπου Ι, που είναι ένας από τους δύο τύπους τοποϊσομερασών, χαλαρώνουν το DNA με την κοπή ενός κλώνου του δίκλωνου DNA και την επανένωση του. Επομένως, αφαιρούν τα υπερπηνία από το διπλό DNA. Εξάλλου, η τοποϊσομεράση τύπου ΙΙ, η οποία είναι ο δεύτερος τύπος τοποϊσομερασών, σπάει και τους δύο κλώνους του DNA και το επανασυνδέει. Ωστόσο, ο δεύτερος τύπος τοποϊσομερασών μπορεί είτε να εισάγει είτε να αφαιρεί υπερπηνία από το διπλό DNA.

Εικόνα 2:DNA Τοποϊσομεράση ΙΙΑ

Επιπλέον, οι τοποϊσομεράσες είναι λειτουργικές τόσο στην αναπτυσσόμενη διχάλα αντιγραφής όσο και στα χρωμοσώματα που έχουν υποστεί αντιγραφή DNA. Εδώ, και οι δύο τύποι τοποϊσομερασών μπορούν να ταξινομηθούν περαιτέρω. Οι δύο κύριοι υποτύποι των τοποϊσομερασών τύπου Ι είναι η τοποϊσομεράση τύπου ΙΑ και η τοποϊσομεράση τύπου ΙΒ. Είναι σημαντικό ότι η τοποϊσομεράση τύπου Ι δεν χρησιμοποιεί ενέργεια για την αφαίρεση υπερπηνίων, αλλά η τοποϊσομεράση τύπου ΙΙ χρησιμοποιεί ενέργεια που προέρχεται από το ATP. Οι δύο κύριοι υποτύποι των τοποϊσομερασών τύπου II είναι η τοποϊσομεράση τύπου ΙΙΑ και η τοποϊσομεράση τύπου ΙΙΒ. Η DNA γυράση είναι ένα ένζυμο που ανήκει στον τύπο ΙΙΑ τοποϊσομεράση.

Ομοιότητες μεταξύ Ελικάσης και Τοποϊσομεράσης

• Η ελικάση και η τοποϊσομεράση είναι δύο ένζυμα που εμπλέκονται στην αντιγραφή του DNA.
• Και τα δύο ένζυμα εμφανίζονται σε ευκαρυώτες καθώς και σε προκαρυώτες.
• Επίσης, και τα δύο μπορούν να δράσουν στο DNA.
• Επιπλέον, η κύρια λειτουργία αυτών των ενζύμων είναι να διαχωρίζουν το δίκλωνο μόριο DNA για να διευκολύνουν τη δράση της DNA πολυμεράσης.

Διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης

Ορισμός

Η ελικάση αναφέρεται σε οποιοδήποτε από τα ένζυμα που χρησιμοποιούν την ενέργεια που προέρχεται από την υδρόλυση τριφωσφορικών νουκλεοζιτών για να ξετυλίξουν την δίκλωνη ελικοειδή δομή των νουκλεϊκών οξέων. Η τοποϊσομεράση αναφέρεται σε μια κατηγορία ενζύμων, τα οποία μεταβάλλουν την υπερέλιξη του δίκλωνου DNA. Έτσι, αυτή είναι η κύρια διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης.

Ενεργήστε

Μια άλλη διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης είναι ότι οι ελικάσες δρουν τόσο στο DNA όσο και στο RNA ενώ οι τοποϊσομεράσες δρουν μόνο στο DNA.

Συνάρτηση

Επιπλέον, η ελικάση σπάει τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ του δίκλωνου DNA ενώ η τοποϊσομεράση σπάει τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων στη ραχοκοκαλιά του DNA.

Ρόλος

Η ελικάση ξετυλίγει το δίκλωνο DNA ενώ η τοποϊσομεράση ανακουφίζει από την τάση που δημιουργείται από την ελικάση. Ως εκ τούτου, αυτή είναι μια άλλη διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης.

Τύποι

Οι δύο τύποι ελικάσης είναι η ελικάση DNA και η RNA ελικάση, ενώ οι δύο κύριοι τύποι τοποϊσομερασών είναι η τοποϊσομεράση τύπου Ι και η τοποϊσομεράση τύπου II.

Συμπέρασμα

Η ελικάση είναι ένα ένζυμο που είναι υπεύθυνο για το ξετύλιγμα των νουκλεϊκών οξέων κατά τη διάρκεια διαφόρων τύπων μεταβολικών συμβάντων. Επιπλέον, σπάει τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των δίκλωνων νουκλεϊκών οξέων συμπεριλαμβανομένων τόσο του DNA όσο και του RNA. Από την άλλη πλευρά, η τοποϊσομεράση είναι ένα ένζυμο που μπορεί είτε να εισάγει είτε να αφαιρεί υπερπηνία από το διπλό DNA. Αυτό γίνεται είτε με την εισαγωγή μονόκλωνων ή διπλόκλωνων διακοπών. Επομένως, η κύρια διαφορά μεταξύ ελικάσης και τοποϊσομεράσης είναι ο τύπος της αλλαγής στην τοπολογία των νουκλεϊκών οξέων.

Αναφορά:

1. Abdelhaleem M. Helicases:μια επισκόπηση. Μέθοδοι ΜοΙ ΒίοΙ. 2010; 587:1–12. Διαθέσιμο εδώ
2. Jankowsky, E., «RNA helicases at work:binding and rearranging» Trends in biochemical Sciences vol. 36,1 (2011):19-29. Διαθέσιμο εδώ
3. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Μοριακή Κυτταρική Βιολογία. 4η έκδοση. Νέα Υόρκη:W. H. Freeman; 2000. Ενότητα 12.3, Ο ρόλος των τοποϊσομερασών στην αντιγραφή του DNA. Διαθέσιμο εδώ

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "Εικόνα 14 04 01" Από CNX OpenStax –  (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia  
2. "1zxn" Από τους συντάκτες Deposition:Wei, H., Ruthenburg, A.J., Bechis, S.K., Verdine, G.L.; συγγραφέας οπτικοποίησης:Χρήστης:Astrojan –  (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia