エキソヌクレアーゼは、 3「または5」 -その自由端の一つにより核酸を消化するヌクレアーゼの一種です。その結果、遺伝物質が徐々に消化され、ヌクレオチドが1つずつ放出されます。これらの酵素に対応するものはエンドヌクレアーゼで、鎖の内部セクションの核酸を加水分解します。
これらの酵素は、ヌクレオチド鎖のホスホジエステル結合の加水分解によって機能します。彼らはゲノムの安定性の維持と細胞代謝のさまざまな側面に参加しています。
出典：クリストファーラッセル
具体的には、原核生物と真核生物の両方の系統で、DNAの複製と修復、およびRNAの成熟と分解に関与するさまざまな種類のエキソヌクレアーゼを見つけます。
特徴
エキソヌクレアーゼは、核酸鎖のホスホジエステル結合を、末端の1つ、3 'または5'のいずれかで徐々に加水分解するヌクレアーゼの一種です。
ホスホジエステル結合は、3 '炭素にあるヒドロキシル基と5'炭素にあるリン酸基の間の共有結合によって形成されます。両方の化学基間の結合により、エステル型の二重結合が生じます。エキソヌクレアーゼ（およびヌクレアーゼ一般）の機能は、これらの化学結合を破壊することです。
エキソヌクレアーゼにはさまざまな種類があります。これらの酵素は、ヌクレアーゼの種類に応じて、基質としてDNAまたはRNAを使用できます。同様に、分子は単一または二重バンドであることができます。
特徴
生物の生命を最適な状態に維持するための重要な側面の1つは、ゲノムの安定性です。幸いにも、遺伝物質には、影響を受けた場合に修復を可能にする一連の非常に効果的なメカニズムがあります。
これらのメカニズムには、ホスホジエステル結合の制御された切断が必要であり、前述のように、ヌクレアーゼはこの重要な機能を満たす酵素です。
ポリメラーゼは、核酸の合成に関与する真核生物と原核生物の両方に存在する酵素です。細菌では3つのタイプが特徴付けられており、真核生物では5つのタイプが特徴付けられています。これらの酵素では、エキソヌクレアーゼの活性がそれらの機能を満たすために必要です。次に、彼らがそれをどのように行うかを見ていきます。
細菌のエキソヌクレアーゼ活性
細菌では、3つのポリメラーゼすべてがエキソヌクレアーゼ活性を持っています。ポリメラーゼIには2つの方向の活動があります：5'-3 'および3'-5'、IIおよびIIIは3'-5 '方向の活動のみを示します。
5'-3 '活性により、酵素はプライマーからRNAからプライマーを取り除くことができ、プライマーゼと呼ばれる酵素によって追加されます。その後、作成されたギャップは、新しく合成されたヌクレオチドで埋められます。
1つ目は、DNAポリメラーゼ活性の開始を可能にするいくつかのヌクレオチドで構成される分子です。そのため、レプリケーションイベントでは常に存在します。
DNAポリメラーゼが対応しないヌクレオチドを追加する場合、エキソヌクレアーゼの活性により、それを修正できます。
真核生物のエキソヌクレアーゼ活性
これらの生物の5つのポリメラーゼはギリシャ文字を使用して示されます。ガンマ、デルタ、イプシロンのみが3'-5 '方向のエキソヌクレアーゼ活性を示します。
ガンマDNAポリメラーゼはミトコンドリアDNAの複製に関連していますが、残りの2つは、核とその修復にある遺伝物質の複製に関与しています。
劣化
エキソヌクレアーゼは、体が必要としなくなった特定の核酸分子を除去する上で重要な酵素です。
場合によっては、細胞はこれらの酵素の作用が保存されなければならない核酸に影響するのを防ぐ必要があります。
たとえば、メッセンジャーRNAに「キャップ」が追加されます。これは、末端グアニンと2つのリボース単位のメチル化で構成されています。キャップの機能は、5 'エキソヌクレアーゼの作用に対するDNAの保護であると考えられています。
例
遺伝的安定性の維持に不可欠なエキソヌクレアーゼの1つは、hExo1と略されるヒトエキソヌクレアーゼIです。この酵素は、さまざまなDNA修復経路に含まれています。それはテロメアの維持に関連しています。
このエキソヌクレアーゼは、両方の鎖のギャップの修復を可能にします。これらのギャップが修復されない場合、染色体の再構成または欠失につながり、がんまたは早期老化を引き起こす可能性があります。
用途
一部のエキソヌクレアーゼは商業的に使用されています。たとえば、エキソヌクレアーゼIはシングルバンドプライマーの分解を可能にします（ダブルバンド基質は分解できません）。エキソヌクレアーゼIIIは部位特異的変異誘発に使用され、ラムダエキソヌクレアーゼは、二重バンドDNAの5 '末端。
歴史的に、エキソヌクレアーゼは、核酸の構成要素であるヌクレオチドを結びつける結合の性質を解明する過程で要素を決定していました。
さらに、いくつかの古いシーケンス技術では、エキソヌクレアーゼの作用が質量分析の使用と組み合わされていました。
エキソヌクレアーゼの産物はオリゴヌクレオチドの漸進的放出であるため、それは配列分析のための便利なツールを表しています。この方法はうまく機能しませんでしたが、短いシーケンスに役立ちました。
このように、エキソヌクレアーゼは、実験室で核酸を操作するための非常に柔軟で貴重なツールと見なされています。
構造
エキソヌクレアーゼは非常に多様な構造を持っているため、その特性を一般化することはできません。同じことが、私たちが生きている有機体で見つけるさまざまなタイプのヌクレアーゼについて推定することができます。したがって、ポイント酵素の構造について説明します。
エキソヌクレアーゼI（ExoI）は、モデル生物であるEscherichia coliから取得されたもので、遺伝物質の組換えと修復に関与する単量体酵素です。結晶学的手法の応用のおかげで、その構造が示されました。
ポリメラーゼのエキソヌクレアーゼドメインに加えて、酵素にはSH3と呼ばれる他のドメインが含まれます。3つの領域すべてが結合して一種のCを形成しますが、一部のセグメントでは酵素がOに似ています。
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