Was ist der Unterschied zwischen Helicase und Topoisomerase?

Das Hauptunterschied zwischen Helikase und Topoisomerase ist das Helikase wickelt die doppelsträngige DNA ab, während Topoisomerase die durch Helikase erzeugte Spannung löst. Darüber hinaus unterbricht die Helikase die Wasserstoffbrücken zwischen den beiden DNA-Strängen, während die Topoisomerase die Phosphodiesterbindungen im DNA-Rückgrat aufbricht.

Helicase und Topoisomerase sind zwei Enzyme, die an der DNA-Replikation von Eukaryoten und Prokaryoten beteiligt sind. Sie spielen eine Schlüsselrolle bei der Trennung des DNA-Strangs, indem sie die Topologie der DNA ändern.

Wichtige Bereiche

1. Was ist Helicase?
     - Definition, Typen, Funktion
2. Was ist Topoisomerase?
     - Definition, Typen, Funktion
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Helicase und Topoisomerase?
     - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Helicase und Topoisomerase?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe

DNA-Helicase, RNA-Helicase, Supercoils, Typ I-Topoisomerase, Typ II-Topoisomerase, Abwickeln

Was ist Helicase?

Vor allem ist Helicase eine spezielle Klasse von Enzymen, die an fast allen Arten von Nukleinsäuremetabolismus-Ereignissen beteiligt sind, einschließlich DNA-Replikation, Rekombination und DNA-Reparatur. Es ist auch wichtig bei der Transkription, RNA-Prozessierung, Translation, Ribosomenbiogenese und Zerfall. Darüber hinaus erfordert die Translokation entlang der Nukleinsäuren sowie die Funktion von Helikasen Energie, die von ATP stammt. Die Hauptfunktion der Helikase besteht darin, die doppelsträngigen Nukleinsäuren durch Aufbrechen der Wasserstoffbrücken zwischen den Nukleotiden aufzuwickeln. In einigen Fällen unterbrechen Helikasen auch die Protein-Nukleinsäure-Wechselwirkungen. Aufgrund der essentiellen Funktion von Helikasen werden sie zu allgegenwärtigen und evolutionär konservierten Proteinen.

Abbildung 1: Helicase und Topoisomerase bei der DNA-Replikation

Darüber hinaus gibt es zwei Arten von Helikasen: DNA-Helicase und RNA-Helicase. DNA-Helikase wickelt doppelsträngige DNA ab, eine wichtige Funktion bei der DNA-Replikation. Beispielsweise transformiert RNA-Helikase sowohl RNA- als auch RNA-Protein-Komplexe während der Transkription, des RNA-Spleißens und der Translation.

Was ist Topoisomerase?

Topoisomerase ist ein Enzym, das für die Zugabe oder Entfernung von Supercoils aus dem DNA-Doppelstrang während der DNA-Replikation, Transkription, Chromatin-Remodeling und Rekombination verantwortlich ist. Es führt Einzel- oder Doppelstrangbrüche in das DNA-Molekül ein. Während der DNA-Replikation wickeln Helikasen den DNA-Duplex ab und führen Supercoils ein. Die Typ-I-Topoisomerasen, bei denen es sich um eine der beiden Arten von Topoisomerasen handelt, entspannen die DNA, indem sie einen Strang der doppelsträngigen DNA kürzen und wieder zusammenfügen. Daher entfernen sie die Supercoils aus dem DNA-Duplex. Außerdem bricht die Topoisomerase vom Typ II, die die zweite Art von Topoisomerasen ist, beide DNA-Stränge auf und vereinigt sie wieder. Der zweite Typ von Topoisomerasen kann jedoch entweder Superspulen aus dem DNA-Duplex einführen oder entfernen.

Fig. 2: DNA-Topoisomerase IIA

Darüber hinaus sind die Topoisomerasen sowohl in der wachsenden Replikationsgabel als auch in den Chromosomen, die der DNA-Replikation unterzogen wurden, funktionell. Hier können beide Arten von Topoisomerasen weiter klassifiziert werden. Die zwei Hauptuntertypen der Typ I-Topoisomerasen sind die Typ IA-Topoisomerase und die Typ IB-Topoisomerase. Bezeichnenderweise verwendet die Topoisomerase vom Typ I keine Energie zur Entfernung von Superspulen, aber die Topoisomerase vom Typ II verwendet Energie, die von ATP stammt. Die zwei Hauptuntertypen der Typ II-Topoisomerasen sind Typ IIA-Topoisomerase und Typ IIB-Topoisomerase. DNA-Gyrase ist ein Enzym, das zu der Topoisomerase vom Typ IIA gehört.

Ähnlichkeiten zwischen Helicase und Topoisomerase

• Helicase und Topoisomerase sind zwei Enzyme, die an der DNA-Replikation beteiligt sind.
• Beide Enzyme kommen sowohl in Eukaryoten als auch in Prokaryoten vor.
• Beide können auch auf DNA wirken.
• Darüber hinaus besteht die Hauptfunktion dieser Enzyme darin, das doppelsträngige DNA-Molekül abzutrennen, um die Wirkung der DNA-Polymerase zu erleichtern.

Unterschied zwischen Helicase und Topoisomerase

Definition

Helicase bezieht sich auf eines der Enzyme, die die aus der Hydrolyse von Nukleosidtriphosphaten gewonnene Energie zum Abwickeln der doppelsträngigen helikalen Struktur von Nukleinsäuren verwenden. Topoisomerase bezieht sich auf eine Klasse von Enzymen, die das Supercoiling doppelsträngiger DNA verändern. Dies ist also der Hauptunterschied zwischen Helikase und Topoisomerase.

Act on

Ein weiterer Unterschied zwischen Helikase und Topoisomerase besteht darin, dass Helicasen sowohl auf DNA als auch auf RNA wirken, während Topoisomerasen nur auf DNA wirken.

Funktion

Darüber hinaus bricht die Helikase die Wasserstoffbrücken zwischen der doppelsträngigen DNA, während die Topoisomerase die Phosphodiester-Bindungen zwischen den Nukleotiden im DNA-Rückgrat aufbricht.

Rolle

Helicase wickelt die doppelsträngige DNA ab, während Topoisomerase die durch Helikase erzeugte Spannung löst. Dies ist also ein weiterer Unterschied zwischen Helikase und Topoisomerase.

Typen

Die zwei Arten von Helikasen sind die DNA-Helikase und die RNA-Helikase, während die zwei Haupttypen der Topoisomerasen die Topoisomerase vom Typ I und die Topoisomerase vom Typ II sind.

Fazit

Helicase ist ein Enzym, das für das Abspulen der Nukleinsäuren bei verschiedenen Arten von Stoffwechselereignissen verantwortlich ist. Außerdem bricht es die Wasserstoffbrücken zwischen den doppelsträngigen Nukleinsäuren, einschließlich DNA und RNA. Auf der anderen Seite ist Topoisomerase ein Enzym, das entweder Superspulen aus dem DNA-Duplex einführen oder entfernen kann. Dies geschieht entweder durch Einführen von Einzel- oder Doppelstrangbrüchen. Daher besteht der Hauptunterschied zwischen Helikase und Topoisomerase in der Art der Änderung in der Topologie von Nukleinsäuren.

Referenz:

1. Abdelhaleem M. Helicases: eine Übersicht. Methods Mol Biol. 2010; 587: 1-12. Hier verfügbar
2. Jankowsky, E., „RNA-Helikasen bei der Arbeit: Binden und Umstellen“ Trends in den biochemischen Wissenschaften vol. 36,1 (2011): 19-29. Hier verfügbar
3. Lodish H., Berk A., Zipursky SL et al. Molekulare Zellbiologie. 4. Ausgabe. New York: W. H. Freeman; 2000. Abschnitt 12.3, Die Rolle von Topoisomerasen bei der DNA-Replikation. Hier verfügbar

Bildhöflichkeit:

1. "Abbildung 14 04 01" von CNX OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia  
2. "1zxn" Von den Autoren der Ablagerung: H. Wei, H.J. Ruthenburg, S.K. Bechis, G.L. Verdine; Visualisierungsautor: Benutzer: Astrojan - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia