Una helicasa es una enzima que abre la cremallera de las hebras unidas de ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (ARN). Por lo general, se mueve en una dirección hacia abajo en una molécula de ADN de doble hebra o una molécula de ARN autounida, rompiendo los enlaces de hidrógeno entre los pares de bases de nucleótidos complementarios. Las enzimas helicasa son importantes para los procesos celulares de replicación y reparación del ADN, transcripción de ADN a ARN, traducción de proteínas y creación de ribosomas.
Hay muchos tipos diferentes de enzimas helicasa, incluidas 24 helicasas diferentes en el cuerpo humano. Cada uno tiene una estructura y un método de funcionamiento ligeramente diferentes. Algunos funcionan como monómeros o enzimas de una sola unidad, mientras que otros forman dímeros o incluso hexámeros, combinando múltiples subunidades de proteínas para una función óptima. Todas las helicasas comparten al menos algún grado de similitud en su secuencia de aminoácidos, y se cree que estas áreas similares están involucradas en la unión de la cadena de ADN o ARN o en la unión e hidrólisis del trifosfato de adenosina (ATP). Estos motivos de secuencia común han ayudado a clasificar las helicasas en cinco familias principales.
La función de una helicasa varía según su estructura y técnica específicas para desenrollarse. Algunos son activos y utilizan ATP para desenrollar los hilos, mientras que otros son pasivos y no requieren energía para funcionar. Dado que las moléculas de ADN y ARN se combinan y permanecen conectadas a través de enlaces de hidrógeno, muchas helicasas utilizarán moléculas de ATP para romper activamente estos enlaces. Estas enzimas tendrán un sitio de unión de ATP que les permitirá hidrolizar ATP para obtener la energía necesaria para romper los enlaces de hidrógeno. La descomposición del ATP a menudo impulsará la enzima hacia abajo en la cadena de ADN o ARN, haciendo que su movimiento sea unidireccional y permitiéndole evitar que las cadenas recientemente separadas se recombinen.
Otras enzimas helicasa no utilizan métodos energéticos activos para separar los pares de bases de nucleótidos. En cambio, se adhieren a las hebras de ADN o ARN y esperan hasta que las fluctuaciones energéticas locales y los cambios de movimiento separen parcialmente las hebras. Luego se trasladan y se unen en el espacio recién formado, evitando que las hebras se vuelvan a unir. Este mecanismo es generalmente más lento, ya que depende del azar y de movimientos aleatorios para desenrollarse, en lugar de un mecanismo directo y controlado.
Algunas enzimas helicasa de ARN utilizarán un mecanismo diferente para unirse y desenrollarse. Si bien muchas helicasas de ARN actúan de manera similar a la helicasa de ADN, otras se unirán a un segmento de ARN monocatenario y también requerirán la unión de ATP. Estas helicasas en realidad no hidrolizarán el ATP ni derivarán energía de él, pero el ATP es necesario para un cambio de forma que active la enzima.