Endonuclease homing

[miniatura|400px|Estrutura cristalina de [I-CreI unida ao seu sitio de recoñecemento.Homodímero de I-CreI sobre o ADN: o encima móstrase completo, cada monómero dunha cor, rosa ou amarela. Os átomos do ADN móstranse como esferas coloreadas segundo o elemento químico.]]

As '*endonucleasas *homing'''* (ou endonucleases *buscadoras de dianas*) son un tipo especial de encimas de restrición codificados en xenes situados en intróns, como fusións con proteínas do hóspede, ou en inteínas con autosplicing, que actúan sobre o ADN da propia célula que as sintetiza, e só sobre un punto concreto (ou moi poucos) do xenoma, xeralmente sobre o alelo oposto ao que as codifica. A palabra inglesa *homing* que lles dá nome alude ao movemento ou traslado deses xenes de intróns ou inteínas cara a dito alelo, como se procuraran ou se guiaran cara a unha diana determinada situada nun punto do xenoma. A reparación do ADN hidrolizado pola célula hóspede frecuentemente ten como resultado que a endonuclease homing se copia no sitio de clivaxe. As endonucleases homing poden transmitir os seus xenes horizontalmente nunha poboación, incrementando a súa frecuencia alélica a máis que na proporción mendeliana esperada.

### Comparación con encimas de restrición típicos 
Comparadas cos encimas de restrición tradicionais de tipo II, as endonucleases *homing* diferéncianse no seguinte:
* Únense a secuencias de recoñecemento asimétricas e de grande lonxitude (de 12 a 40 pb), mentres que os encimas de restrición típicos se unen a secuencias de recoñecemento curtas (de 3 a 8 pb), normalmente simétricas.
* Toleran certa dexeneración na súa secuencia de recoñecemento, é dicir, lixeiras variacións en dita secuencia diminúen a actividade do encima, pero non a inhiben completamente.
* Estruturalmente comparten motivos que permiten agrupalas en 4 familias, mentres que os encimas de restrición clásicos non se clasifican en familias estruturais claramente recoñecibles.
* A natureza das súas asociacións moleculares: estes encimas actúan como monómeros ou homodímeros, a miúdo unidas a outras proteínas asociadas, ou ben a moléculas de ARN formando ribonucleoproteínas, mentres que os encimas de restrición típicos, cando necesitan subunidades accesorias, requiren outro tipo de cofactores.
* A súa distribución filoxenética: estes encimas atopáronse nos tres dominios de seres vivos (arqueas, bacterias e eucariotas) mentres que os encimas de restrición clásicos só aparecen en procariotas (bacterias e arqueas) e algúns tipos de virus de eucariotas.

## Nomenclatura 
O sistema de nomenclatura que se adoptou para elas é similar ao dos encimas de restrición pero con algunhas engádegas:
* Indícase en primeiro lugar un prefixo seguido de guión, "I-" se o encima é codificado por un intrón ou "PI-" se o for por unha inteína (do inglés "*protein insert*", "inserto de proteína").
** Adicionalmente, algúns autores propoñen utilizar o prefixo F-, para encimas víricos e outros que non son codificados nin en intróns nin en inteínas (do inglés "*freestanding*", "independente"),
* Seguidamente, van tres letras que indican o xénero e a especie do organismo que a produce, das cales, a primeira letra vai en maiúsculas e corresponde ao xénero e as dúas seguintes, en minúsculas, á especie.
* Finalmente, un número romano que distingue os múltiples encimas encontrados dentro dun mesmo organismo.

Como exemplo, podemos citar o enzima PI-TliII, que é o segundo encima codificado nunha inteína descuberto no organismo *Thermococcus litoralis*; ou H-DreI, primeira endonuclease *homing* artificial creada no laboratorio a partir dos encimas I-DmoI e I-CreI de *Desulfurococcus mobilis* e *Chlamydomonas reinhardtii*, respectivamente.

## Orixe e mecanismo de funcionamento 
Aínda que a orixe e a función das endonucleases *homing* aínda se encontra en proceso de investigación, as últimas hipóteses considéranas como elementos xenéticos egoístas, de xeito similar aos transposóns, xa que estes encimas facilitan a autoperpetuación do elemento xenético ao que pertencen sen que se puidese determinar de forma clara que isto ofrece unha vantaxe selectiva ao organismo.

A secuencia de recoñecemento á que se unen é longa dabondo como para que a súa presenza se produza ao chou cunha probabilidade moi reducida (aproximadamente cada 7•1010 pb), e habitualmente hai unha única repetición desta secuencia en todo o xenoma, que é o xene que codifica a endonuclease (xene HEG, *homing endonuclease gene*). Este xene HEG atópase precisamente en medio da secuencia de recoñecemento que ten que recoñecer o encima que codifica, interrompéndoa, e impedindo así que a endonuclease *homing* corte o ADN que o leva.

Na situación inicial previa á transmisión, o xene que leva o xene HEG denomínase alelo HEG+, mentres que no cromosoma homólogo o xene homólogo non leva o xene HEG e denomínase "alelo HEG-", polo que este último é susceptible de ser cortado polo encima. Unha vez que o encima é sintetizado exerce a súa acción rompendo o cromosoma no alelo HEG-, e despois o sistema de reparación do ADN celular responde realizando unha recombinación, utilizando como patrón o ADN intacto do alelo oposto HEG+ para así reparar o dano. Este ADN que é utilizado como patrón contén o xene da endonuclease. Deste xeito, o xene cópiase no alelo que inicialmente non o tiña, polo que o xene se propaga.

Este proceso de procura da diana (o alelo que non ten o xene, para despois integrarse nel) é coñecido como *homing* (xeralmente a palabra non se traduce).
* **PD-(D/E)xK:** Estes encimas conteñen un dominio catalítico de nuclease canónico típico das endonucleases de restrición de tipo II. Os encimas mellor caracterizados desta familia é I-Ssp6803I, que actúa como tetrámero. A súa estrutura foi resolta en 2007.
* **Vsr-like:** Estes encimas foron descubertos na Base de datos Metaxenómica de Mostraxe do Océano Global (*Global Ocean Sampling Metagenomic Database'') e descritas en 2009. O termo 'Vsr-like' refírese á presenza dun dominio nuclease C-terminal que mostra unha homoloxía recoñecible coas endonucleases bacterianas VSR (*Very Short Patch Repair*).

## Arquitectura do dominio 
A estrutura cristalina da endonuclease *homing* PI-Sce revelou que consta de dous dominios: un centro endonucleolítico que lembra ao domino C-terminal da proteína Hedgehog de *Drosophila melanogaster*, e un segundo dominio (o dominio Hint asociado á endonuclease *homing*) que contén o sitio activo para o splicing da proteína.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Encima de restrición
* Inteína
* Transposón
* Endonuclease
* Endonuclease AP
* Homing (hematopoético)

### Ligazóns externas 
*Bases de datos:*
* Base de datos exhaustiva de endonucleases, en New England Biolabs© con información biolóxica, estrutural, cinética e comercial sobre miles de encimas. Tamén contén referencias bibliográficas específicas para cada molécula: 
* Base de datos de inteínas, en New England Biolabs©. . (Perler FB. InBase: the Intein Database. (2002). Nucleic Acids Res, 30, 1, xaneiro, páxinas 383-4, PMID 11752343).