Le nucleasi sono enzimi presenti nel pancreas insieme a lipasi, proteasi e amilasi. Questi enzimi hanno la capacità di degradare il DNA e l’RNA, scindendo i legami fosfodiesterici nei polinucleotidi. Esistono due tipi di legami fosfodiesterici per la scissione: 5′ o 3′ di un fosfato. La loro azione si basa sulla sostituzione nucleofila SN2, o bimolecolare.
Le nucleasi del DNA, note come DNAasi, svolgono un ruolo cruciale nei processi di riparazione del DNA, inclusa la replicazione del DNA e la riparazione delle rotture del doppio filamento, garantendo l’integrità del genoma.
Le ribonucleasi, abbreviate comunemente RNasi, sono nucleasi che catalizzano l’idrolisi dell’acido ribonucleico, eliminando gli mRNA difettosi e regolando l’espressione genetica.
Le nucleasi possono essere costituite da proteine o da RNA e utilizzano acqua, desossiribosio, fosfato inorganico o catene laterali di serina, tirosina o istidina come nucleofili.
La catalisi delle nucleasi può richiedere ioni metallici e le loro attività sono strettamente regolate da una rigorosa specificità del substrato e da potenti inibitori, per evitare la degradazione indesiderata o incontrollata dell’RNA e del DNA cellulare.
I prodotti di scissione della nucleasi del DNA e dell’RNA sono simili perché entrambi gli acidi nucleici sono polimeri di nucleotidi. Questi ultimi sono composti da basi puriniche (adenina e guanina) o pirimidiniche (citosina, timina nel DNA, citosina, uracile nell’RNA) legate a uno zucchero (desossiribosio nel DNA, ribosio nell’RNA) attraverso un legame N-glicosidico. Il DNA è un polimero di nucleotidi di desossiribosio e l’RNA è un polimero di nucleotidi di ribosio. I nucleotidi sono uniti da legami fosfodiesterici che legano il gruppo 5′-fosfato di un nucleotide al gruppo 3′-idrossile (-OH) del nucleotide adiacente.
Le nucleasi utilizzano una varietà di nucleofili per scindere un legame fosfato, come molecole d’acqua deprotonate da una base. Le catene laterali di Ser, Tyr e His fungono da nucleofili per la scissione del DNA, mentre gli ossidrili 2′ dell’RNA o ribonucleotidi agiscono come nucleofili aggiuntivi utilizzati dalle RNasi.
La classificazione delle nucleasi si basa sulla loro specificità e sul loro meccanismo di azione. Esistono le endonucleasi, le esonucleasi, le DNasi (desossiribonucleasi) e le RNasi (ribonucleasi).
Le endonucleasi scindono il legame fosfodiesterico all’interno di una catena polinucleotidica dividendola in due polimeri, fornendo i “coltelli chimici” per tagliare i geni in frammenti definiti.
Le esonucleasi rimuovono i nucleotidi dall’estremità della catena di DNA o RNA, mentre le DNasi sono selettive nei confronti del DNA e le RNasi sono selettive nei confronti dell’RNA.
Le nucleasi svolgono un ruolo cruciale in vari processi biologici e sono fondamentali per la comprensione e la manipolazione dell’informazione genetica.
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