L'hélicase est-elle une enzyme ? 9 faits (lisez ceci en premier !)

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Le suffixe -ase est ajouté à la fin d'une enzyme en fonction du nom du substrat. Apprenons quelques faits sur la nature enzymatique de l'hélicase.

L'hélicase est une enzyme nécessaire au métabolisme de l'acide nucléique comme la réplication, la transcription, la traduction, la réparation et la recombinaison. Il existe principalement deux types d'hélicases, les hélicases à ADN et à ARN.

Ils font partie du groupe des enzymes hydrolysantes. Étant donné que l'enzyme hélicase décompose l'hélice d'ADN, elle porte le nom d'hélicase.

Voyons quel type d'enzyme hélicase est, où ils se trouvent, comment ils sont produits et bien d'autres questions connexes dans cet article.

Que sont les enzymes hélicases ?

Toutes les enzymes sont des protéines et toutes les enzymes sont divisées en différentes classes selon leur rôle. Apprenons à en savoir plus sur l'enzyme hélicases.

Les hélicases sont un grand groupe d'enzymes appartenant à la classe des hydrolases qui provoquent le clivage du substrat. Ce sont essentiellement des protéines motrices qui se déplacent de manière unidirectionnelle pendant le processus de réplication. Ils aident à séparer l'ADN double brin pour l'initiation du processus de réplication.

Le cytoplasme des cellules animales est accessible par une classe de moteurs moléculaires appelés protéines motrices ou enzymes hélicases. En hydrolysant l'ATP, ils transforment l'énergie chimique en travail mécanique.

Où se trouvent les enzymes hélicases?

Tous les eucaryotes contiennent une enzyme hélicase pour diverses réactions métaboliques. Découvrons l'emplacement exact de l'enzyme hélicase.

Les enzymes hélicases se trouvent spécifiquement dans la région nucléaire d'une cellule. Chez les plantes, les hélicases se trouvent dans les chloroplastes, les noyaux et les mitochondries. À l'intérieur du noyau, les hélicases se trouvent sur le chromosome X.

Fonctions de l'enzyme hélicase

L'hélicase est l'une des principales enzymes utilisées dans la voie métabolique. Laissez-nous en savoir plus sur les fonctions de celui-ci.

Certaines des fonctions importantes des enzymes hélicases sont indiquées ci-dessous :

  • En utilisant la puissance de l'hydrolyse de l'ATP, qui se caractérise par la rupture des liaisons hydrogène entre les bases nucléotidiques recuites, les hélicases sont fréquemment utilisées pour séparer les brins d'une double hélice d'ADN ou d'une molécule d'ARN auto-recuite.
  • Ils contribuent également à faciliter la recombinaison homologue de l'ADN et à éliminer les protéines liées aux acides nucléiques.
  • Les hélicases facilitent le passage de l'ARN par des processus métaboliques tels que la traduction, la transcription, la biogenèse des ribosomes, l'épissage de l'ARN, le transport, l'édition et la désintégration.
  • Chaque hélicase se déplace progressivement le long du brin d'acide nucléique unique du duplex avec une directionnalité unique à cette enzyme.
  • Les hélicases peuvent fonctionner considérablement plus rapidement in vivo qu'in vitro, car les protéines auxiliaires aident à déstabiliser la jonction fourche. 
  • Tous les processus liés à l'ARN, y compris la transcription, l'épissage et la traduction, impliquent des hélicases à ARN, qui sont responsables de la modification de la forme des molécules d'ARN.
  • Toutes les hélicases ont des motifs de séquence (séquence de nucléotides et d'acides aminés) à l'intérieur de leur structure centrale qui sont importants dans la liaison à l'ATP, l'hydrolyse de l'ATP et la translocation le long du substrat d'acide nucléique.
  • Les hélicases à ARN jouent un rôle crucial dans la reconnaissance des ARN des virions.

Structure des enzymes hélicases

Différents types d'enzymes hélicases sont présents chez les eucaryotes en fonction de leur structure et de leur fonction. Découvrons plus en détail leur structure.

Les hélicases ont généralement une structure hexamère en forme d'anneau. La structure primaire de l'ADN hélicase est composée de 3 polymères avec quatorze longues chaînes de résidus d'acides aminés. Six sous-unités identiques sont disposées de manière hexagonale dans l'hélicase d'ADN révélée à partir de la structure cristalline du bactériophage T7.

De manière inattendue, l'anneau n'est pas six fois symétrique, mais plutôt comprimé de manière significative. À l'exception de l'hélicase eucaryote de maintenance minichromosomique (MCM), toutes les hélicases hexamères ont une structure annulaire distinctive et sont des homohexamères. Les douze hélicases hexamériques connues fonctionnent principalement dans la transcription, la recombinaison et Réplication de l'ADN.

Quel type d'enzyme est l'hélicase ?

Toutes les enzymes sont de nature protéique. Explorons ce qu'est le type d'hélicase enzymatique.

Les enzymes hélicases sont les enzymes qui appartiennent à la classe des hydrolases et à la sous-classe des translocases. L'enroulement complexe de la molécule d'ADN dans les chromosomes rend son déroulement difficile. Utilisant l'hydrolyse de l'ATP comme source d'énergie, les enzymes hélicases aident à démêler la double hélice.

Ce qui est important à propos des enzymes hélicases?

L'enzyme hélicase joue un rôle crucial lors de la réplication de l'ADN. Découvrons l'importance des enzymes hélicases.

L'enzyme hélicase est importante en raison de sa spécificité de substrat. La spécificité du substrat peut être déterminée par la direction dans laquelle il se déplace sur la molécule. L'hélicase se déplace généralement sur la molécule d'acide nucléique de manière unidirectionnelle qui peut être soit 5′-3′ ou 3′-5′.

La directionnalité des hélicases est déterminée par la polarité du brin auquel elle est attachée. Par exemple, les hélicases 5′3′ se fixent très efficacement aux substrats avec un surplomb 5′ mais très mal à ceux avec un surplomb 3′ d'ADNsb. 

Comment les enzymes hélicases sont-elles produites et quand?

Les enzymes hélicases sont essentiellement des repliements de protéines. Explorons comment et quand les enzymes hélicases se forment.

Les hélicases sont formées à partir de 464 résidus d'acides aminés comprenant une structure primaire à longue chaîne. Lors de la réplication, les chaînes latérales d'acides aminés interagissent entre elles et produisent une structure tertiaire d'hélicases qui est fonctionnelle.

Les hélicases d'ADN déroulent l'ADN à des endroits connus sous le nom d'origine de réplication ou ori pendant la réplication de l'ADN, où la synthèse commencera. La fourche de réplication, ainsi nommée parce que les deux brins d'ADN semblent fourchus lorsqu'ils sont décompressés, est une structure qui est créée pendant que l'hélicase d'ADN procède au déroulement de l'ADN.

Quels sont les trois modèles donnés pour le déroulement de l'ADN par les hélicases enzymatiques ?

Les mécanismes de translocation unidirectionnelle et de séparation des paires de bases aident au déroulement catalytique de longs segments d'ADN. Examinons les trois modèles de déroulement de l'ADN.

Les trois modèles généraux sont proposés en fonction de l'interaction de l'hélicase avec l'hélice d'ADN. Ceux-ci sont :

  1. Modèle en coin
  2. Modèle de torsion et
  3. Modèle déstabilisateur d'hélice.

Modèle de coin

Dans le modèle en coin, l'hélicase se lie à la région de déroulement et étroitement liée à l'un des brins de l'ADN. L'autre brin n'interagit pas spécifiquement avec l'hélicase.

Modèle de torsion

Dans le modèle de torsion, l'hélicase hexamère s'engage avec les deux brins, un brin est étroitement lié au site du canal tandis que l'autre brin interagit également avec la région externe de l'hexamère qui génère un couple et fait tourner les deux brins.

Modèle de déstabilisation Helix

Dans le modèle de déstabilisation de l'hélice, l'hexamère interagit avec l'un des brins séparés dans le canal central et interagit également avec l'ADNdb sur les parties externes de l'hexamère. La région duplex est fondue par l'hélicase et se transloque de manière unidirectionnelle le long de l'ADN dans le canal central.

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l'hélicase est-elle une enzyme
Trois modèles proposés pour dérouler l'ADN par l'enzyme hélicase

Classification des hélicases

Selon leur fonction, les hélicases sont classées en plusieurs types. Découvrons sur quelle base les enzymes hélicases sont classées.

Les enzymes hélicases se distinguent sur la base de la structure cyclique, du type d'hélice et de la polarité.

La classification des enzymes hélicases est détaillée ci-dessous :

Classé sur la base de la formation de la structure en anneau

Les hélicases enzymatiques sont classées en six superfamilles (SF). Les hélicases qui ne forment pas de structure annulaire sont classées en SF 1 et SF 2. Celles qui forment une structure annulaire sont classées en SF3-SF6.

Classé sur la base du type d'hélice

Les hélicases sont également classées en hélicases α et β en fonction du type d'hélice à catalyser par elles. Les hélicases α interagissent généralement avec l'ADN simple brin tandis que l'hélicase β interagit avec l'ADN double brin.

Classé sur la base de la polarité

Une autre classification des hélicases est effectuée sur la base de la polarité car elles fonctionnent dans une direction unidirectionnelle avec l'acide nucléique. La polarité de translocation est de deux types : le type A fonctionne en polarité 3'-5' tandis que le type B fonctionne bien en polarité 5'-3'.

Conclusion

Pour conclure cet article, nous concluons que l'hélicase est une enzyme appartenant à la classe des hydrolases. L'enzyme hélicases aide à briser les liaisons hydrogène des acides nucléiques pour les séparer pour la réplication de l'ADN. Outre cette fonction, les hélicases participent également à diverses voies métaboliques telles que la réparation et la recombinaison de l'ADN.

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