Un’elicasi è un enzima che decomprime i filamenti uniti di acido desossiribonucleico (DNA) o acido ribonucleico (RNA). Di solito si muove in una direzione lungo una molecola di DNA a doppio filamento o una molecola di RNA autolegata, rompendo i legami idrogeno tra le coppie di basi nucleotidiche complementari. Gli enzimi elicasi sono importanti per i processi cellulari di replicazione e riparazione del DNA, trascrizione del DNA in RNA, traduzione proteica e creazione di ribosomi.
Esistono molti tipi diversi di enzimi elicasi, tra cui 24 diverse elicasi nel corpo umano. Ognuno ha una struttura e un metodo di funzionamento leggermente diversi. Alcuni funzionano come monomeri o enzimi a unità singola, mentre altri formano dimeri o addirittura esameri, combinando più subunità proteiche per una funzione ottimale. Tutte le elicasi condividono almeno un certo grado di somiglianza nella loro sequenza amminoacidica e si pensa che queste aree simili siano coinvolte nel legame del DNA o del filamento di RNA o nel legame e nell’idrolisi dell’adenosina trifosfato (ATP). Questi motivi di sequenza comuni hanno aiutato nella classificazione delle elicasi in cinque famiglie principali.
La funzione di un’elicasi varia a seconda della sua struttura specifica e della tecnica di svolgimento. Alcuni sono attivi, utilizzando l’ATP per svolgere i fili, mentre altri sono passivi e non richiedono energia per funzionare. Poiché le molecole di DNA e RNA si combinano e rimangono collegate attraverso legami idrogeno, molte elicasi utilizzeranno molecole di ATP per rompere attivamente questi legami. Questi enzimi avranno un sito di legame dell’ATP che consentirà loro di idrolizzare l’ATP per ottenere l’energia necessaria per rompere i legami idrogeno. La rottura dell’ATP spingerà spesso l’enzima lungo il filamento di DNA o RNA, rendendo il suo movimento unidirezionale e consentendogli di impedire la ricombinazione dei filamenti recentemente separati.
Altri enzimi elicasi non utilizzano metodi energetici attivi per separare le coppie di basi nucleotidiche. Invece, si attaccano ai filamenti di DNA o RNA e aspettano che le fluttuazioni energetiche locali e i cambiamenti di movimento distorcano parzialmente i filamenti. Quindi si traslocano e si legano nello spazio appena formato, impedendo ai fili di ricongiungersi. Questo meccanismo è generalmente più lento, poiché dipende dal caso e da movimenti casuali per lo svolgimento, piuttosto che da un meccanismo diretto e controllato.
Alcuni enzimi RNA elicasi utilizzeranno un meccanismo diverso per legarsi e svolgersi. Mentre molte RNA elicasi agiscono in modo simile alla DNA elicasi, altre si legheranno a un singolo segmento a filamento di RNA e richiederanno anche il legame dell’ATP. Queste elicasi in realtà non idrolizzeranno l’ATP o ne trarranno energia, ma l’ATP è necessario per un cambiamento di forma che attiverà l’enzima.