Bam HI - BamHI
| Bam HI | |||||||||
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 La endonucleasa de restricción Bam HI unida a un ADN no específico.
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| Identificadores | |||||||||
| Símbolo | Bam HI | ||||||||
| Pfam | PF02923 | ||||||||
| Clan pfam | CL0236 | ||||||||
| InterPro | IPR004194 | ||||||||
| SCOP2 | 1bhm / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
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Bam HI (de Bacillus amyloliquefaciens ) es una endonucleasa de restricción de tipo II, que tiene la capacidad de reconocer secuencias cortas (6 pb) de ADN y escindirlas específicamenteen un sitio objetivo . Esta exposición se centra en las relaciones estructura-función de BamHI como lo describen Newman, et al. (1995). BamHI se une a la secuencia de reconocimiento 5'-GGATCC-3 'y escinde estas secuencias justo después de la 5'-guanina en cada hebra. Esta escisión da como resultado extremos pegajosos que tienen 4 pb de largo. En su forma libre, BamHI muestra una hoja b central, que se encuentra entre las hélices α .
BamHI sufre una serie de cambios conformacionales no convencionales tras el reconocimiento del ADN . Esto permite que el ADN mantenga su conformación normal de B-ADN sin distorsionar para facilitar la unión de la enzima. BamHI es un dímero simétrico . El ADN está unido en una gran hendidura que se forma entre los dímeros; la enzima se une de manera "cruzada". Cada subunidad BamHI hace que la mayor parte de su esqueleto contacte con los fosfatos de un medio sitio de ADN, pero se establecen contactos de pares de bases entre cada subunidad BamHI y las bases nitrogenadas en el surco principal del medio sitio de ADN opuesto. La proteína une las bases a través de enlaces de hidrógeno directos o enlaces H mediados por agua entre la proteína y cada grupo donante / aceptor de enlaces H en el surco principal. Los principales contactos de surco están formados por átomos que residen en el extremo amino de un haz paralelo de 4 hélices. Este paquete marca la interfaz del dímero BamHI, y se cree que los momentos dipolares de los átomos terminales NH2 en este paquete pueden contribuir a la estabilización electrostática .
Sitios de reconocimiento entre BamHI y ADN
La enzima BamHI es capaz de hacer una gran cantidad de contactos con el ADN. El enlace de hidrógeno mediado por agua, así como las interacciones de la cadena principal y de la cadena lateral, ayudan en la unión de la secuencia de reconocimiento de BamHI. En el surco principal, la mayoría de los contactos enzima / ADN tienen lugar en el extremo amino del haz paralelo de 4 hélices, formado por a4 y a6 de cada subunidad. Aunque a6 de cada subunidad no entra en el surco principal del ADN, sus bucles precedentes interactúan con los extremos externos del sitio de reconocimiento. A la inversa, a4 de cada subunidad entra en el surco principal en el centro de la secuencia de reconocimiento. Se forman un total de 18 enlaces entre la enzima y el ADN a través de la secuencia de reconocimiento de 6 pares de bases (12 enlaces directos y 6 mediados por agua). Arg155 y Asp154 ubicados en un anillo en espiral antes de a6 se conectan con los pares de bases G: C en el exterior, mientras que los pares G: C del medio están conectados con Asp154, Arg122 y Asn116 (enlace directo). El enlace de hidrógeno entre el agua y Asn116 da como resultado la unión en los pares de bases A: T en el interior (unión mediada por agua). Como se discutió anteriormente, las subunidades L y R se unen de manera cruzada, por lo que la subunidad R de Bam H I contacta con el medio sitio de ADN izquierdo de la secuencia de reconocimiento. La unión de cada subunidad Bam H I es exactamente la misma que la de su pareja simétrica. El sitio de reconocimiento de Bam H I tiene una secuencia palindrómica que se puede cortar por la mitad para mostrar fácilmente los enlaces.
Sitio de reconocimiento
G G A T C C C C T A G G
A finales de 2010, había 5 estructuras cristalinas de Bam H I en el Protein Data Bank
Mecanismo de dos metales
BamHI, como otras endonucleasas de restricción de tipo II, a menudo requiere metales divalentes como cofactores para catalizar la escisión del ADN. El mecanismo de iones de dos metales es uno de los posibles mecanismos catalíticos de BamHI, ya que la estructura cristalina de BamHI tiene la capacidad de unir dos iones metálicos en el sitio activo, lo que es adecuado para que prosiga el mecanismo de iones de dos metales clásico. El mecanismo de iones de dos metales es el uso de dos iones metálicos para catalizar la reacción de escisión de la enzima de restricción. BamHI tiene tres residuos de sitios activos críticos que son importantes para el catalizador metálico. Se conocen como Asp94, Glu111 y Glu113. Estos residuos suelen ser ácidos. En presencia de un ión metálico, los residuos apuntan hacia el ión metálico. En ausencia de iones metálicos, los residuos apuntan hacia afuera. Los dos iones metálicos (A y B) están separados 4,1 entre sí en el sitio activo y están alineados con estos residuos. En general, cuando los dos iones metálicos (A y B) se unen al sitio activo, ayudan a estabilizar una distribución agrupada de cargas negativas localizadas en el sitio activo creado por la salida de un átomo de oxígeno durante el estado de transición. Primero, el ion metálico A activará una molécula de agua en el sitio activo. Esta molécula de agua actuará como la molécula atacante que ataca el complejo BamHI-ADN y, por lo tanto, hace que el complejo sea negativo. Más tarde, otra agua se unirá al ion metálico B y donará un protón al grupo saliente del complejo, estabilizando la acumulación de carga negativa en el átomo de oxígeno saliente.
Se conoce la función del Ca2 + en el sitio activo de BamHI. Es un inhibidor de la escisión del ADN, que convierte a BamHI en un estado pre-reactivo. Esto reveló que el agua molecular es la molécula atacante. Dona un protón al grupo saliente que está unido a Ca2 + formando ángulos de enlace OPO de 90o. Si Glu 113 se reemplaza por lisina, la escisión se pierde ya que Glu 113 acepta el protón de la molécula de agua atacante.
Importancia biológica
Debido a su capacidad para reconocer una secuencia de ADN específica y escindirse por una nucleasa, BamHI tiene varios aspectos importantes para comprender la endonucleasa de restricción de tipo II, la clonación del ADN y posiblemente el tratamiento de ciertas enfermedades derivadas de mutaciones del ADN mediante terapia genética. Los síndromes NARP y MILS, por ejemplo, son enfermedades mitocondriales que pueden ser causadas por mutaciones en el ADN mitocondrial. Las mitocondrias pueden recuperar sus funciones tras la escisión de la secuencia mutante mediante endonucleasa de restricción.
Referencias
Otras lecturas
- Newman M, Strzelecka T, Dorner LF, Schildkraut I, Aggarwal AK (agosto de 1995). "Estructura de la endonucleasa Bam HI unida al ADN: plegado parcial y desplegado en la unión del ADN". Ciencia . 269 (5224): 656–63. Código Bibliográfico : 1995Sci ... 269..656N . doi : 10.1126 / science.7624794 . PMID 7624794 .
enlaces externos
- Desoxirribonucleasa + BamHI en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- 5 estructuras cristalinas