A familia da helicase RecQ comprende un conxunto de encimas helicases que se descubriu inicialmente en Escherichia coli que é importante para o mantemento do xenoma. Funcionan catalizando a reacción ATP + H2O → ADP + P por medio da cal impulsan o desenrolamento do ADN apareado e móvense en dirección 3' a 5'. Estes encimas poden tamén impulsar a reacción NTP + H2O → NDP + P para impulsar o desenrolamento do ADN ou do ARN.

Función En procariotas RecQ é necesaria para a recombinación de plásmidos e a reparación do ADN que sufriu danos pola luz UV, radicais libres e axentes alquilantes. Esta proteína pode tamén reverter os danos por erros na replicación. En eucariotas, a replicación non procede con normalidade en ausencia das proteínas RecQ, que tamén funcionan no envellecemento, silenciamento de xenes, recombinación e reparación do ADN.

Esrutura Os membros da familia RecQ comparten tres rexións de secuencias conservadas denominadas: N-terminal – Helicase zona media – RecQ-conservada (RecQ-Ct) e C-terminal – dominios C-terminais de helicase e ARNase D (HRDC).

A eliminación de residuos N-terminais (dominios de helicase e RecQ-Ct) danlle actividade de helicase e de ATPase pero non ten efecto na capacidade de unión de RecQ, o que implica que o N-terminal funciona como extremo catalítico. Os truncamentos do C-terminal (dominio HRDC) comprometen a capacidade de unión de RecQ pero non a función catalítica. A importancia de RecQ en funcións celulares exemplifícase por doenzas humanas que levan á inestabilidade xenómica e unha predisposición ao cancro.

Importancia clínica Hai polo menos cinco xenes RecQ humanos; e as as mutacións en tres xenes RecQ humanos están implicadas en doenzas humanas herdables: o xene WRN da síndrome de Werner (WS), o xene BLM da síndrome de Bloom e o RECQL4 da síndrome de Rothmund-Thomson. Estas síndromes están caracterizadas polo envellecemento prematuro e poden dar lugar a enfermidades como o cancro, diabetes tipo 2, osteoporose e aterosclerose, que se encontran comunmente na vellez. Estas doenzas están asociadas cunha alta incidencia de anormalidades cromosómicas, incluíndo roturas de cromosomas, rearranxos complexos, delecións e translocacións, mutacións específicas de sitio e, en particular, intercambios de cromátides irmás (máis comúns na síndrome de Bloom) que se cre son causadas por un alto nivel de recombinación somática.

Mecanismo O funcionamento das helicases RecQ require a interacción específica coa topoisomerase III (Top 3). Top 3 cambia o estado topolóxico do ADN ao unir e cortar ADN monocatenario e pasar un segmento de ADN monocatenario ou bicatenario a través da rotura transitoria e finalmente volver a ligar a rotura. A interacción da helicase RecQ coa topoisomerase III na rexión N-terminal está implicada na supresión da recombinación espontánea e inducida por danos, e a ausencia desta interacción resulta nun fenotipo letal ou moi grave. O resultado é que as helicases RecQ en concerto con Top 3 están implicadas no mantemento da estabilidade e integridade xenómica ao controlaren os eventos de recombinación, e a reparación dos danos no ADN na fase G2 do ciclo celular. A importancia de RecQ para a integridade xenómica é exemplificada polas doenzas que se orixinan como consecuencia de mutacións ou malfuncións en helicases RecQ; así é crucial que RecQ estea presente e funcional para asegurar o correcto crecemento e desenvolvemento humano.

A helicase WRN

A helicase dependente de ATP da síndrome de Werner (helicase WRN) é pouco común entre as helicases da familia da ADN RecQ porque ten unha actividade adicional de exonuclease. WRN interacciona con DNA-PKcs ae o complexo da proteína Ku. Esta observación, combinada coas evidencias de que as células deficientes en WRN producen amplas delecións nos sitios de unión dos extremos de ADN non homólogo, suxire unha función da proteína WRN no proceso de reparación do ADN por unión de extremos non homólogos. A WRN tamén interacciona fisicamente co importante factor da unión de extremos non homólogos X4L4 (complexo XRCC4-ADN ligase 4). X4L4 estimula a actividade de exonuclease de WRN que probablemente facilita o procesamento dos extremos do ADN antes da súa ligazón por X4L4.

WRN tamén parece xogar un papel na resolución de estrutuas intermedias da recombinación durante a reparación por recombinación homóloga de roturas de dobre febra.

WRN participa nun complexo coas proteínas RAD51, RAD54, RAD54B e ATR ao levar a cabo o paso da recombinación durante a reparación de enlaces cruzados interfebras.

Presentáronse probas de que a WRN xoga un papel directo na reparación da metilación inducida por danos no ADN. O proceso probablemente implica actividades de helicase e exonuclease de WRN que funcionan xunto coa ADN polimerase beta na reparación por escisión de bases.

WRN ten un papel específico en previr ou reparar danos no ADN resultantes do estrés oxidativo crónico, particularmente en células que se replican de vagariño. Isto suxire que WRN pode ser importante para enfrontarse aos danos no ADN oxidativos que subxacen no envellecemento normal (ver teoría do envellecemento por danos no ADN).

A helicase BLM As células de pacientes de síndrome de Bloom son sensibles aos axentes que danan o ADN como a luz UV e o metil metanosulfonato, o que indica unha capacidade deficiente da reparación do ADN.

O lévedo Saccharomyces cerevisiae codifica un ortólogo da proteína da síndrome de Bloom (BLM) que se designa Sgs1 (do inglés slow growth suppressor 1, supresor do crecemento lento 1). A Sgs1(BLM) é unha helicase que funciona na reparación recombinacional homóloga da rotura de dobre febra no ADN. A helicase Sgs1(BLM) parece ser un regulador central da maioría dos episodios de recombinación que ocorren durante a meiose de S. cerevisiae. Durante a meiose normal Sgs1(BLM) é responsable de dirixir a recombinación cara á formación alternada de recombinantes sen sobrecruzamento temperáns ou moléculas unidas por unión de Holliday, esta última é despois resolta como sobrecruzamento.

Na planta Arabidopsis thaliana, os homólogos da helicase Sgs1(BLM) actúan como importantes barreiras para a formación de sobrecruzamentos meióticos. Estas helicases pénsase que desprazan a febra invasora permitindo o seu apareamento de bases ou annealing co outro extremo colgante 3' da rotura de dobre febra, orixinando a formación dun recombinante sen sobrecruzamento por un proceso chamado annealing de febras dependente de síntese ou SDSA (do inglés synthesis-dependent strand annealing) (ver "recombinación xenética"). Estímase que soamente un 5 % de roturas de dobre febra son reparados por recombinación con sobrecruzamento. Sequela-Arnaud et al. suxeriron que o número de sobrecruzamentos está restrinxido debido aos custos a longo prazo da recombinación con sobrecruzamento, que é, a rotura de combinacións xenéticas de alelos favorables acumulados pola selección natural no pasado.

A helicase RECQL4 As persoas que padecen síndrome de Rothmund-Thomson e que portan unha mutación na liña xerminal en RECQL4, teñen varias características clínicas de envellecemento acelerado. Estas características inclúen a pel atrófica e cambios na pigmentación, alopecia, osteopenia, cataratas e un aumento da incidencia de cancro. Os ratos mutantes para RECQL4 tamén mostran características do envellecemento acelerado.

RECQL4 ten un papel fundamental na resección de extremos do ADN que é o paso inicial requirido para a reparación de roturas de dobre febra dependente de recombinación homóloga. Cando a cantidade de RECQL4 está minguada, a reparación mediada por recombinación homóloga e a resección de extremos 5' están fortemente reducidas in vivo. RECQL4 tamén parece que é necesaria para outras formas de reparación do ADN como a unión de extremos non homólogos, a reparación por escisión de nucleótidos e a reparación por escisión de bases. A asociación da reparación de ADN mediada por deficiencia de RECQL4 co envellecemento acelerado é consisente coa teoría do envellecemento por danos no ADN.

Notas

Véxase tamén Outros artigos Síndrome de Bloom

Bibliografía

Ligazóns externas RecQ Helicases , introdución no Lab Selesky da UNC. O xene BLM codifica unha RecQ Helicase, descrción do xene.

Categoría:Hidrolases Categoría:Helicases Categoría:Senescencia Categoría:Reparación do ADN