Helikaz

E. coli helikazı RuvA'nın yapısı

Helikazlar tüm canlılar için hayatî önem taşıyan bir enzim sınıfıdır. Nükleik asitlerin fosfodiester omurgası üzerinde hareket ederek birbirlerine hidrojen bağlarıyla bağlanmış nükleik asit ipliklerini (DNA'nın, RNA'nın veya RNA-DNA hibritlerinin) ayrıştırır. Bunun için ATP hidrolizinden açığa çıkan enerjiyi kullanır.

İşlev

Çoğu hücresel işlev (DNA ikileşmesi, transkripsiyon, DNA tamiri, ribozom biyongenezi gibi) nükleik asit ipliklerinin ayrışmasını gerektirir. DNA ikili sarmal'ının veya kendi kendisiyle baz eşleşmesi yapmış RNA moleküllerinin ipliklerinin ayrışmasında genelde helikazlar görev alır. Bu süreçte ATP hidrolizinden kaynaklanan enerji kullanılır. Pek çok helikaz vardır (E. coli'de kesin bilinen 14, insanda 24) bunların çokluğu, iplik ayrışmasının gerekli olduğu süreçlerin çeşitliliğinin bir sonucudur. Helikazlar bir iplik üzerinde her bir helikaz için farklı olabilecek bir doğrultu ve süreçleme ile adım adım ilerlerler.

Helikazlar farklı yapılara ve oligomerleşme hallerine sahiptir. DnaB-benzeri helikazlar simit şekilli heksamer (altılı) DNA'yı çözmelerine karşın, başka enzimler monomer veya dimer olarak çalışırlar. Helikazlar ikileşme çatalının genişlemesi için pasif şekilde beklemezler, aktif olarak çatalın açılmasını sağlarlar.^[1] Hücre içinde helikazlarla beraber çalışan yardımcı proteinler sayesinde DNA'nın çözülmesi helikazın tek başına çalışmasına kıyasla çok daha hızlı olabilir.^[2]

Helikaz kodlayan bir gendeki mutasyonlar Werner sendromuna yol açar, bu bozuklukta erken yaşlanma görülür.

Yapısal özellikler

Helikazlar belli derecede amino asit dizi benzerliği gösterirler; ortak dizi motiflerine sahiptirler. Bu dizilerin ATP hidrolizi ve nükleik asit iplik üzerinde ilerleme ile ilgilidir. Amino asit dizisinin değişken kısmı ise her helikazın kendine has özellikleri ile ilgilidir.

Tanımlanmış helikaz motiflerine dayanarak herhangi bir proteine muhtemel bir helikaz etkinliği addetmek mümkündür ama bir motifin varlığı bir proteinin helikaz olduğunu teyid etmeye yetmez. Korunmuş dizi motifleri enzimler arasında evrimsel homolojiyi desteklerler. Helikaz motiflerin varlığına ve biçimine dayanılarak, helikazlar 4 üst aileye ve 2 küçük aileye ayrılmıştır. Aşağıda bunların ayrıntıları verilmiştir.

Üst aileler

• Üst aile I: UvrD (E. coli, DNA tamiri), Rep (E. coli, DNA ikileşmesi), PcrA (Staphylococcus aureus, rekombinasyon), Dda (bacteriofaj T4, ikileşme başlatımı), RecD (E. coli, rekombinasyonlu tamir), TraI (F plasmidi, konjügasyonlu DNA transferi).
• Üst aile II: RecQ (E. coli, DNA tamiri), eIF4A (ekmek mayası, RNA çevrimi), WRN (insan, DNA tamiri), NS3^[3] (Hepatit C virüsü, ikileşme). TRCF (Mfd) (E.coli, transkripsiyon-tamir birleşimi).
• Üst aile III: LTag (Simian Virüs 40, ikileşme), E1 (human papillomavirus, ikileşme), Rep (Adeno-ilişkili Virüs, ikileşme, viral bütünleşme, virion paketlemesi).
• DnaB-benzeri aile: dnaB (E. coli, ikileşme), gp41 (bakteriofaj T4, DNA ikileşmesi),T7gp4 (bakteriofaj T7, DNA ikileşmesi).
• Rho-benzeri aile: Rho (E. coli, transkripsiyon sonlanması).

Bu üst ailelerin tüm olasıl helikazları kapsamamaktadır. Örneğin XPB ve ERCC2 yukarıda belirtilen ailelerin hiç birine ait değildir.

Kaynakça

1. Johnson DS, Bai L, Smith BY, Patel SS, Wang MD (2007). "Single-molecule studies reveal dynamics of DNA unwinding by the ring-shaped t7 helicase". Cell 129 (7): 1299–309. DOI:10.1016/j.cell.2007.04.038. PMID 17604719. 
2. "Researchers solve mystery of how DNA strands separate". 2007-07-03. 22 Kasım 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. http://web.archive.org/web/20081122140711/http://www.physorg.com/news102663442.html. Erişim tarihi: 2007-07-05. 
3. Dumont S, Cheng W, Serebrov V, Beran RK, Tinoco Jr I, Pylr AM, Bustamante C, "RNA Translocation and Unwinding Mechanism of HCV NS3 Helicase and its Coordination by ATP", Nature. 2006 Jan 5; 439: 105-108.