Nucleasa S1

La nucleasa S1 ( EC 3.1.30.1 ) es una enzima endonucleasa que divide el ADN monocatenario (ssDNA) y el ARN en oligonucleótidos o mononucleótidos. Esta enzima cataliza la siguiente reacción química.

Escisión endonucleolítica a productos finales de 5'-fosfomononucleótido y 5'-fosfooligonucleótido.

Aunque su sustrato principal es monocatenario, ocasionalmente también puede introducir rupturas monocatenarias en ADN o ARN bicatenario, o en híbridos ADN-ARN. La enzima hidroliza regiones monocatenarias en el ADN bicatenario, como bucles o huecos. También corta una hebra opuesta a una muesca en la hebra complementaria. No presenta especificidad de secuencia.

Entre las variantes más conocidas se encuentran la S1 presente en Aspergillus oryzae (moho koji amarillo) y la nucleasa P1 presente en Penicillium citrinum . Los miembros de la familia S1/P1 se encuentran tanto en procariotas como en eucariotas y se cree que participan en la muerte celular programada y en la diferenciación tisular. Además, se secretan al espacio extracelular, es decir, fuera de la célula. Su función y características distintivas les confieren un gran potencial para su aplicación en el campo de la biotecnología .

Entre los nombres alternativos se incluyen endonucleasa S1 (Aspergillus), endonucleasa de cadena simple, desoxirribonucleasa S1, desoxirribonucleasa S1, nucleasa S1 de Aspergillus, endonucleasa específica de cadena simple de Neurospora crassa, nucleasa S1, endodesoxirribonucleasa de cadena simple, endonucleasa específica de ADN de cadena simple, endodesoxirribonucleasa específica de cadena simple, DNasa específica de cadena simple y nucleasa S1 de Aspergillus oryzae.

La mayoría de las nucleasas con actividad EC 3.1.30.1 son homólogas entre sí en una familia de dominios proteicos llamada Nucleasa S1/P1. ^{[ 1 ]}

Los miembros de esta familia, incluidos P1 y S1, son glicoproteínas con características muy distintivas, que son:

• un requisito para tres iones de zinc cofactores ,
• que contienen motivos comunes del sitio activo y
• Requiere un pH ácido para la catálisis.
• Contiene tres glicanos unidos al aminoácido asparagina mediante N-glicosilación.
• Dos puentes disulfuro entre residuos de cisteína .

Estos requisitos y características distintivas son responsables de la eficacia de la función. Se trata de una enzima y estas cuatro características son necesarias para su funcionalidad. Los tres iones de zinc son vitales para la catálisis. Los dos primeros iones de zinc activan el agua de ataque en la hidrólisis, mientras que el tercer ion de zinc estabiliza el oxianión saliente . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

La nucleasa S1 de Aspergillus es una proteína monomérica con un peso molecular de 38 kilodaltons. Requiere Zn²⁺ ^como cofactor y es relativamente estable frente a agentes desnaturalizantes como la urea, el SDS o el formaldehído . El pH óptimo para su actividad se encuentra entre 4 y 4,5. Se sabe que la nucleasa S1 de Aspergillus se inhibe parcialmente con 50 μM de ATP y casi completamente con 1 mM de ATP. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Se ha demostrado una inhibición del 50 % con 85 μM de dAMP y 1 μM de dATP, pero no se inhibe con cAMP. ^{[ 6 ]}

Este dominio proteico nucleasa dependiente de zinc produce nucleótidos 5' y escinde grupos fosfato de los nucleótidos 3'. Además, la cadena lateral del triptófano, ubicada en la cavidad del sitio activo, y su esqueleto apoyan la acción de los iones de zinc. Estos mecanismos son esenciales para la función catalítica de la enzima. ^{[ 1 ]}

La nucleasa S1 de Aspergillus se utiliza en el laboratorio como reactivo en ensayos de protección contra nucleasas . En biología molecular, se emplea para eliminar las colas monocatenarias de las moléculas de ADN, creando moléculas con extremos romos, y para abrir los bucles en horquilla generados durante la síntesis de ADNc bicatenario.

• Nucleasa de frijol mungo , actividad similar pero probablemente no homóloga [la búsqueda de estructura encuentra similitud -> se necesita una referencia para la afirmación de 'no homóloga']
• Endonucleasa no específica de ADN/ARN , familia no homóloga con actividad de ADN/ARN similar pero que acepta mejor el sustrato de doble cadena.