El ADN es el depositario y transmisor de la información genética organizada en genes que codifican productos génicos (proteínas o ARNs). Las nucleasas son enzimas que producen la rotura de los enlaces fosfodiester de la cadena polinucleotídica de los ácidos nucleicos. La vida media para el enlace fosfodiester en el ADN a pH 7 y 24 ˚C se ha estimado en 130.000 años. En las mismas condiciones, la vida media del ARN es de solamente 4 años [1].
Las nucleasas son enzimas hidrolasa del tipo esterasa que degradan ácidos nucleicos [2]. Las fosfodiesterasas o nucleasas son enzimas hidrolasas que catalizan la ruptura de los enlaces fosfodiéster, como por ejemplo los que se establecen en los ácidos nucleicos entre la pentosa de un nucleótido y el grupo fosfato de otro. Su acción regula la concentración dentro de las células del AMP cíclico y del GMP cíclico. Están descriptas 5 isoenzimas. En la actualidad hay fármacos usados como inhibidores de las fosfodiesterasas (cafeína, aminofilina, sildenafilo, etc.). Se clasifican según el tipo de ácido nucleico y el tipo de enlace que hidrolizan [3].
Las enzimas de restricción son endonucleasas que reconocen, con una alta especificidad, una secuencia, normalmente palindrómica corta (4-8 pb) de ADN de doble hebra, produciendo la rotura hidrolítica de cada hebra en secuencias concretas del ADN denominados sitios de restricción. En las enzimas de restricción no naturales se trata de aumentar la secuencia de reconocimiento hasta 15 pares de bases [1].
Tipos
· Ribonucleasas: específicas del ARN, por lo que también se llaman ARNasas o RNasas.
· Desoxirribonucleasas: específicas del ADN, por lo que también se llaman ADNasas o DNasa.
· Exonucleasas: escinden el último nucleótido del extremo 5' o 3' de un polinucleótido. Pueden degradar por completo un ácido nucleico lineal.
· Endonucleasas: cortan los enlaces fosfodiéster situados en el interior de los polinucleótidos. Estos enzimas no requieren un extremo libre, por lo que pueden cortar ácidos nucleicos circulares. Algunas endonucleasas, como la ADNasa I y la ADNasa II, son poco específicas por lo que se refiere a la secuencia de nucleótidos que hidrolizan.
·· Endonucleasas de restricción: son endonucleasas que reconocen y cortan secuencias de nucleótidos muy específicas; este tipo de enzima se utiliza mucho en las técnicas de ADN recombinante.
· Meganucleasas: son altamente específicas. Modifican las proteínas y son capaces de arreglar la mutación que este perjudicándola y provocando una determinada enfermedad. No debemos confundirlas con los llamados "dedos de zinc" nucleasas que cortan al material genético [3].
[4]
Aplicaciones bioquímicas de las nucleasas
Las nucleasas se pueden utilizar para la determinación estructural de ácidos nucleicos mediante el diseño de nucleasas que puedan reconocer ciertas conformaciones de los ácidos nucleicos (cruciformes, por ejemplo), regiones de hebra sencilla o de hélices levógiras y para el estudio del mecanismo de acción de las nucleasas naturales [1].
Aplicaciones terapéuticas
Las nucleasas se pueden emplear en el tratamiento de enfermedades producidas por virus, hongos, bacterias y algunos tipos de cáncer. Si el grupo catalítico está unido a un oligonucleótido antisentido pueden producir la rotura del ARNm lo cual impide la síntesis de la proteína codificada por el gen respectivo [1].
Actualmente se está haciendo uso de este tipo de nucleasas en terapia molecular con el fin de tratar enfermedades. Las nucleasas con dedos de Zinc se diseñan de forma que los dominios "dedos de zinc" reconocen secuencias específicas cercanas a la mutación, de forma que el dominio nucleasa corta la doble cadena de ADN. Una vez, hemos digerido la secuencia que portaba la mutación, podemos introducir a la célula una copia silvestre del gen afectado, de forma que dicha célula puede emplearlo como molde para reconstruir la secuancia pero sin ninguna mutación. Estas nucleasas presentan una serie de ventajas e inconvenientes:
• Ventajas
· Con esta estrategia no integramos ninguna secuencia en el genoma de forma que evitamos posibles mutaciones.
· Se lleva a cabo una reparación de la secuancia mutada del gen.
· Alta eficiencia
· No se precisa mantener la expresión de un gen exógeno a largo plazo
Las nucleasas se pueden utilizar para la determinación estructural de ácidos nucleicos mediante el diseño de nucleasas que puedan reconocer ciertas conformaciones de los ácidos nucleicos (cruciformes, por ejemplo), regiones de hebra sencilla o de hélices levógiras y para el estudio del mecanismo de acción de las nucleasas naturales [1].
Aplicaciones terapéuticas
Las nucleasas se pueden emplear en el tratamiento de enfermedades producidas por virus, hongos, bacterias y algunos tipos de cáncer. Si el grupo catalítico está unido a un oligonucleótido antisentido pueden producir la rotura del ARNm lo cual impide la síntesis de la proteína codificada por el gen respectivo [1].
Actualmente se está haciendo uso de este tipo de nucleasas en terapia molecular con el fin de tratar enfermedades. Las nucleasas con dedos de Zinc se diseñan de forma que los dominios "dedos de zinc" reconocen secuencias específicas cercanas a la mutación, de forma que el dominio nucleasa corta la doble cadena de ADN. Una vez, hemos digerido la secuencia que portaba la mutación, podemos introducir a la célula una copia silvestre del gen afectado, de forma que dicha célula puede emplearlo como molde para reconstruir la secuancia pero sin ninguna mutación. Estas nucleasas presentan una serie de ventajas e inconvenientes:
• Ventajas
· Con esta estrategia no integramos ninguna secuencia en el genoma de forma que evitamos posibles mutaciones.
· Se lleva a cabo una reparación de la secuancia mutada del gen.
· Alta eficiencia
· No se precisa mantener la expresión de un gen exógeno a largo plazo
• Desventajas
· Viable en terapias ex vivo.
· Alto poder inmunogénico.
· Deben realizarse estudios sobre su inocuidad [3].
Fuentes:
http://www2.uah.es/alorente/invest/nucleasas/nucleasas.htm [1]
http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Nucleasas [2]
http://es.wikipedia.org/wiki/Fosfodiesterasa [3]
http://www.biopsicologia.net/fichas/page_483.html [4]
· Viable en terapias ex vivo.
· Alto poder inmunogénico.
· Deben realizarse estudios sobre su inocuidad [3].
Fuentes:
http://www2.uah.es/alorente/invest/nucleasas/nucleasas.htm [1]
http://es.wikipedia.org/wiki/Categor%C3%ADa:Nucleasas [2]
http://es.wikipedia.org/wiki/Fosfodiesterasa [3]
