Ekscinukleaza

Egzcinukleaza, također zvana ekscinukleaza, jeste enzim sastavljen od nekoliko podjedinica čiji mehanizam djelovanja uključuje hidrolizu dvije fosfodiestarske veze na istom lancu DNK.

Prefiks sci ukazuje na njenu funkciju, budući da sudjeluje u popravci ekscizijom nukleotida, mehanizmu popravke mutacija ćelije, koji se izvodi kada postoje lezije u DNK koje uzrokuju izobličenje u strukturi dvostruke spirale. Razlikuje se od klasične endonukleaze što je kratka escinukleaza na dva različita mjesta s obje strane lezije. Ovaj proces popravka može se odvijati u mraku za razliku od drugih mehanizama popravka kao što je fotoreaktivacija koji se javljaju samo u prisustvu svjetlosti. U Escherichia coli je izolirana escinukleaza zvana UvrABC i sastoji se od tri podjedinice: UvrA, UvrB i UvrC, produkta gena uvrA, uvrB i uvrC. Kompleks koji se sastoji od dva proteina UvrA i jednog UvrB (A2B) prati DNK do mjesta lezija i vezuje se za njega. Nakon toga, UvrA dimer se disocira i samo UvrB ostaje vezan za DNK. Zatim, UvrC protein se približava području i veže se za UvrB, aktivirajući hidrolitsku aktivnost oba i izvršavajući svoje djelovanje na sljedeći način: UvrB siječe 4 ili 5 nukleotida prema 3´ leziji, dok UvrC siječe 8 nukleotida prema 5´ strani lezije, stvarajući, na ovaj način, fragment od 12 ili 13 nukleotida koji će imati 3' hidroksilnu grupu i fosfat 5' na krajevima. Ovdje se završava djelovanje eskinukleaze i nastavlja se popravak intervencijom enzima UvrD helikaze koji odvaja nedavno izrezani fragment, te naknadnim djelovanjem enzima DNK polimeraza I i DNK ligaza koji će popuniti prazninu novom sintezom i formirati posljednju fosfodiestersku vezu.

Iako je najpoznatiji kod bakterija, proces je vjerovatno univerzalan. Kod eukariota su pronađene escinukleaze od do 16 podjedinica koje također vrše ovaj dvostruki presjek fosfodiestarskih veza u DNK na obje strane lezije. U ljudskim ćelijama, nedavno je pokazano postojanje escinukleaze koja siječe na pozicijama 6 i 22 3', odnosno 5' krajeva, stvarajući lezijom fragment od između 27 i 29 nukleotida, duži od onog kod bakterija. U slučaju ljudi i drugih eukariota prazninu će popuniti polimeraza ε i konačno će ligaza zatvoriti posljednju kariku. Ekscizijski popravak reparira različite tipove mutacija u DNK, a kvarovi u ovom mehanizmu popravka mogu dovesti do velikih bolesti. Ekscizijski popravak e kod ljudi je prvi put otkriven u studijama rijetke nasljedne bolesti zvane xeroderma pigmentosum. Ova bolest je uzrokovana nedostatkom jednog ili više enzima na putu ekscizijske popravke. Pojedinci koji pate od njega imaju ekstremnu osjetljivost na sunčevu svjetlost i vrlo visoku učestalost raka kože. To je zbog činjenice da ultraljubičasta svjetlost, koja se prima u sunčevom zračenju, uzrokuje mutacije u DNK (uglavnom dimeri timina) koje ove osobe ne uspijevaju pravilno popraviti, što im uzrokuje tipske poremećaje bolesti.

Ekscizijska endonukleaza, također poznata kao ekscinukleaza ili UV-specifična endonukleaza, je nukleaza (enzim) koji izrezuje fragment nukleotida tokom popravka DNK. Ekscinukleaza izrezuje fragment hidroliziranjem dvije fosfodiesterske veze, po jednu s obje strane lezije u DNK. Ovaj proces je dio "popravak ekscizijom nukleotida", mehanizma koji može popraviti specifične tipove oštećenja DNK u G1 fazi eukariotskog ćelijskog ciklusa. Takva oštećenja mogu uključivati timinske dimere stvorene UV zracima, kao i glomazne distorzije u DNK, uzrokovane oksidiranim benzopirenom iz izvora kao što je dim cigareta.^[1]

Nedostatak ekscinukleaze javlja se kod retke autosomno recesivne bolesti zvane xeroderma pigmentosum. Ova bolest može uzrokovati svijetlu kožu, ekstremne pjege i lezije na licu, kao i spriječiti popravak dimera pirimidina. Dijagnoza ove bolesti se vrši mjerenjem nivoa enzima u bijelim krvnim zrncima u uzorku krv[]i. Simptomi kod djece uključuju ekstremnu osjetljivost na UV-zračenje, pretjeranu pjegavost, višestruke rakove kože i rožnjačne čireve. Obično se ovi simptomi javljaju tokom prvog izlaganja djeteta suncu.^[2]