การทำงานของเอนไซม์เฮลิเคส เช่น การคลายเกลียวของกรดนิวคลีอิก เกิดขึ้นได้จากการลดระดับพลังงานกระตุ้น (${\displaystyle B}$) ของการกระทำเฉพาะแต่ละอย่าง^{[ 7 ] [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ]}อุปสรรคในการเปิดใช้งานเป็นผลมาจากปัจจัยต่างๆ และสามารถกำหนดได้โดย

${\displaystyle B=N(\Delta G_{\text{bp}}-G_{\text{int}}-G_{\text{f}})}$

ที่ไหน

• ${\displaystyle N}$= จำนวนคู่เบสที่คลายตัว (bps)
• ${\displaystyle \Delta G_{\text{bp}}}$= พลังงานอิสระของการสร้างคู่เบส
• ${\displaystyle G_{\text{int}}}$= การลดลงของพลังงานอิสระเนื่องจากเฮลิเคส และ
• ${\displaystyle G_{\text{f}}}$= การลดลงของพลังงานอิสระเนื่องจากแรงดึงออก

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความสูงของกำแพงการกระตุ้น ได้แก่ ลำดับกรดนิวคลีอิกเฉพาะของโมเลกุลที่เกี่ยวข้อง จำนวนคู่เบสที่เกี่ยวข้อง แรงตึงที่มีอยู่บนส้อมการจำลองแบบ และแรงที่ไม่เสถียร^{[ 7 ] [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ]}

ขนาดของอุปสรรคการกระตุ้นที่เฮลิเคสต้องเอาชนะนั้นมีส่วนในการจำแนกประเภทของเฮลิเคสว่าเป็นเฮลิเคสแบบแอคทีฟหรือแบบพาสซีฟ ในเฮลิเคสแบบพาสซีฟ จะมีอุปสรรคการกระตุ้นที่สำคัญอยู่ (กำหนดโดย${\displaystyle B>k_{\text{B}}T}$, ที่ไหน${\displaystyle k_{\text{B}}}$คือค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์และ${\displaystyle T}$คืออุณหภูมิของระบบ) เนื่องมาจากอุปสรรคการกระตุ้นที่สำคัญนี้ ความคืบหน้าของการคลายเกลียวจึงได้รับผลกระทบอย่างมากจากลำดับของกรดนิวคลีอิกภายในโมเลกุลที่จะคลายเกลียว และการมีอยู่ของแรงที่ไม่เสถียรที่กระทำต่อส้อมการจำลองแบบ^{[ 7 ] [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ]}การรวมกันของกรดนิวคลีอิกบางอย่างจะลดอัตราการคลายเกลียว (เช่นกัวนีนและไซโตซีน ) ในขณะที่แรงที่ไม่เสถียรต่างๆ สามารถเพิ่มอัตราการคลายเกลียวได้^{[ 5 ] [ 8 ] [ 9 ]}ในระบบแบบพาสซีฟ อัตราการคลายเกลียว (${\displaystyle V_{un}}$) น้อยกว่าอัตราการเคลื่อนย้าย (${\displaystyle V_{trans}}$) (การเคลื่อนย้ายตามกรดนิวคลีอิกสายเดี่ยว, ssNA) เนื่องจากการพึ่งพาการคลายตัวชั่วคราวของคู่เบสที่จุดแยกการจำลองแบบเพื่อกำหนดอัตราการคลายตัว^{[ 7 ] [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ]}

ในเอนไซม์เฮลิเคสที่ทำงานอยู่${\displaystyle B<k_{\text{B}}T}$ซึ่งระบบนี้ขาดสิ่งกีดขวางที่สำคัญ เนื่องจากเฮลิเคสสามารถทำให้กรดนิวคลีอิกไม่เสถียร โดยการคลายเกลียวคู่ในอัตราคงที่ โดยไม่คำนึงถึงลำดับของกรดนิวคลีอิก ในเฮลิเคสที่ทำงานอยู่${\displaystyle V_{\text{un}}}$อยู่ใกล้กว่า${\displaystyle V_{\text{trans}}}$เนื่องจากความสามารถของเฮลิเคสที่ทำงานอยู่สามารถทำให้ฟอร์คการจำลองแบบไม่เสถียรโดยตรงเพื่อส่งเสริมการคลายเกลียว^{[ 7 ] [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ]}

เฮลิเคสที่ทำงานอยู่แสดงพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกันเมื่อทำงานกับกรดนิวคลีอิกแบบสองสาย (dsNA) หรือแบบสายเดียว (ssNA) ในแง่ของอัตราการคลายเกลียวและอัตราการเคลื่อนย้าย โดยในทั้งสองระบบจะมีอัตราการคลายเกลียวและอัตราการเคลื่อนย้ายที่คล้ายคลึงกัน${\displaystyle V_{\text{un}}}$และ${\displaystyle V_{\text{trans}}}$มีค่าใกล้เคียงกัน

เฮลิเคสทั้งสองประเภทนี้ยังสามารถจำลองเป็นกลไกได้อีกด้วย ในแบบจำลองดังกล่าว เฮลิเคสแบบพาสซีฟจะถูกมองว่าเป็นกลไกแบบบราวน์ที่ขับเคลื่อนด้วยความผันผวนของอุณหภูมิและเกรเดียนต์แอนไอโซโทรปิกที่เกิดขึ้นตามโครงสร้าง DNA ในทางตรงกันข้าม เฮลิเคสแบบแอคทีฟจะถูกมองว่าเป็นมอเตอร์แบบสเต็ปปิ้ง หรือที่รู้จักกันในชื่อมอเตอร์แบบพาวเวอร์สโตรก โดยใช้กลไกแบบ "หนอนคืบ" หรือกลไกแบบ "เดิน" แบบมือต่อมือเพื่อเคลื่อนที่ไปข้างหน้า^{[ 10 ]}ขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิต การเคลื่อนที่ผ่านเกลียวดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ที่ความเร็วในการหมุนในช่วง 5,000 ^{[ 11 ]}ถึง 10,000 ^{[ 12 ]} รอบต่อนาที

ยีนATRXเข้ารหัสเฮลิเคสที่ขึ้นอยู่กับ ATP ชื่อ ATRX (หรือที่รู้จักกันในชื่อ XH2 และ XNP) ในกลุ่มย่อย SNF2 ซึ่งเชื่อว่ามีหน้าที่รับผิดชอบในการปรับโครงสร้างโครมาติน การควบคุมยีน และการเมทิลเลชั่นของ DNA ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}หน้าที่เหล่านี้ช่วยป้องกันอะพอพโทซิส ส่งผลให้ขนาดของคอร์เทกซ์ถูกควบคุม รวมถึงมีส่วนช่วยในการอยู่รอดของโครงสร้างฮิปโปแคมปัสและคอร์เทกซ์ ซึ่งส่งผลต่อความจำและการเรียนรู้^{[ 31 ]}เฮลิเคสนี้ตั้งอยู่บนโครโมโซม X (Xq13.1-q21.1) ในเฮเทอโรโครมาตินรอบเซนโทรเมียร์และจับกับโปรตีนเฮเทอโรโครมาติน 1 [ 31 ] [ 33 ] การศึกษาแสดงให้เห็นว่า ATRX มีบทบาทในการเมทิลเลชั่น^{ของ rDNA และมีความสำคัญ}ต่อการพัฒนาของตัวอ่อน^{[ 35 ]}พบการกลายพันธุ์ทั่วทั้ง โปรตีน ATRXโดยกว่า 90% อยู่ในโดเมนนิ้วสังกะสีและเฮลิเคส^{[ 36 ]}การกลายพันธุ์ของ ATRX อาจส่งผลให้เกิดภาวะปัญญาอ่อนจากโรคธาลัสซีเมียอัลฟาที่เชื่อมโยงกับโครโมโซม X ( กลุ่มอาการ ATR-X ) ^{[ 31 ]}

การกลายพันธุ์หลายประเภทที่พบใน ATRX พบว่ามีความเกี่ยวข้องกับ ATR-X รวมถึงการกลายพันธุ์แบบ missense ของเบสเดี่ยวที่พบได้บ่อยที่สุด ตลอดจนการกลายพันธุ์แบบ nonsense, frameshift และ deletion ^{[ 34 ]}ลักษณะของ ATR-X ได้แก่ ภาวะศีรษะเล็ก ความผิดปกติของโครงกระดูกและใบหน้า ความบกพร่องทางสติปัญญา ความผิดปกติของอวัยวะเพศ อาการชัก การใช้และทักษะทางภาษาที่จำกัด และโรคธาลัสซีเมียอัลฟา^{[ 31 ] [ 35 ] [ 32 ]}ฟีโนไทป์ที่พบใน ATR-X บ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ของยีน ATRX ทำให้เกิดการลดการแสดงออกของยีน เช่น ยีนอัลฟาโกลบิน^{[ 32 ]}ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าอะไรเป็นสาเหตุของการแสดงออกของลักษณะต่างๆ ของ ATR-X ในผู้ป่วยแต่ละราย^{[ 35 ]}

XPD (Xeroderma pigmentosum factor D หรือที่รู้จักกันในชื่อโปรตีน ERCC2) เป็นเฮลิเคสที่ขึ้นอยู่กับ ATP ใน Superfamily II ที่มีโดเมนคลัสเตอร์เหล็ก-กำมะถันแบบ 5'-3' ^{[ 26 ] [ 37 ]}การกลายพันธุ์แบบจุดที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมในเฮลิเคส XPD พบว่าเกี่ยวข้องกับความผิดปกติของการแก่ก่อนวัย เช่นกลุ่มอาการค็อกเคน (CS) และโรคผมบาง (TTD) ^{[ 38 ]}กลุ่มอาการค็อกเคนและโรคผมบางเป็นความผิดปกติทางพัฒนาการที่เกี่ยวข้องกับความไวต่อแสงยูวีและการแก่ก่อนวัย และกลุ่มอาการค็อกเคนแสดงให้เห็นถึงความพิการทางสติปัญญาอย่างรุนแรงตั้งแต่แรกเกิด^{[ 38 ]}การกลายพันธุ์ของเฮลิเคส XPD ยังเกี่ยวข้องกับโรคผิวหนังแห้ง (XP) ซึ่งเป็นโรคที่มีลักษณะเฉพาะคือความไวต่อแสงยูวีและส่งผลให้การเกิดมะเร็งผิวหนังเพิ่มขึ้นหลายพันเท่า^{[ 38 ]}

XPD เป็นส่วนประกอบสำคัญของ คอมเพล็กซ์ TFIIHซึ่งเป็นปัจจัยการถอดรหัสและการซ่อมแซมในเซลล์^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}ในฐานะส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์นี้ มันช่วยอำนวยความสะดวกในการซ่อมแซมการตัดนิวคลีโอไทด์โดยการคลายเกลียว DNA ^{[ 38 ]} TFIIH ช่วยในการซ่อมแซม DNA ที่เสียหาย เช่น ความเสียหายจากแสงแดด^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}การกลายพันธุ์ในเฮลิเคส XPD ที่ช่วยสร้างคอมเพล็กซ์นี้และมีส่วนช่วยในการทำงานของมัน ทำให้เกิดความไวต่อแสงแดดที่พบในโรคทั้งสามชนิด รวมถึงความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของโรคมะเร็งที่พบใน XP และการแก่ก่อนวัยที่พบใน trichothiodystrophy และ Cockayne syndrome ^{[ 38 ]}

การกลายพันธุ์ของเฮลิเคส XPD ที่นำไปสู่โรค trichothiodystrophy พบได้ทั่วทั้งโปรตีนในตำแหน่งต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการโต้ตอบระหว่างโปรตีน^{[ 38 ]}การกลายพันธุ์นี้ส่งผลให้โปรตีนไม่เสถียรเนื่องจากไม่สามารถสร้างปฏิสัมพันธ์ที่ทำให้เสถียรกับโปรตีนอื่นๆ ณ จุดที่เกิดการกลายพันธุ์ได้^{[ 38 ]}ซึ่งในทางกลับกันจะทำให้คอมเพล็กซ์ TFIIH ทั้งหมดไม่เสถียร ส่งผลให้เกิดความบกพร่องในกลไกการถอดรหัสและการซ่อมแซมของเซลล์^{[ 38 ]}

มีการเสนอแนะว่าการกลายพันธุ์ของเฮลิเคส XPD ที่นำไปสู่โรคค็อกเคนอาจเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ภายใน XPD ซึ่งทำให้โปรตีนแข็งตัวและไม่สามารถเปลี่ยนจากหน้าที่ซ่อมแซมไปเป็นหน้าที่การถอดรหัสได้เนื่องจาก "การล็อก" ในโหมดซ่อมแซม^{[ 38 ]}ซึ่งอาจทำให้เฮลิเคสตัดส่วนของ DNA ที่มีไว้สำหรับการถอดรหัส^{[ 38 ]}แม้ว่าหลักฐานในปัจจุบันจะชี้ให้เห็นถึงข้อบกพร่องในเฮลิเคส XPD ที่ส่งผลให้โปรตีนสูญเสียความยืดหยุ่นในกรณีของโรคค็อกเคน แต่ก็ยังไม่ชัดเจนว่าโครงสร้างโปรตีนนี้ทำให้เกิดอาการที่อธิบายไว้ในโรคค็อกเคนได้อย่างไร^{[ 38 ]}

ในโรค xeroderma pigmentosa การกลายพันธุ์ของเฮลิเคส XPD เกิดขึ้นที่ตำแหน่งการจับ ATP หรือ DNA ^{[ 38 ]}ส่งผลให้เฮลิเคสที่มีโครงสร้างและฟังก์ชันการทำงานสามารถอำนวยความสะดวกในการถอดรหัสได้ แต่กลับยับยั้งการทำงานในการคลายเกลียว DNA และการซ่อมแซม DNA ^{[ 38 ]}การที่เซลล์ขาดความสามารถในการซ่อมแซมการกลายพันธุ์ เช่น การกลายพันธุ์ที่เกิดจากความเสียหายจากแสงแดด เป็นสาเหตุของอัตราการเกิดมะเร็งสูงในผู้ป่วยโรค xeroderma pigmentosa

เฮลิเคส RecQ (3'-5') จัดอยู่ในกลุ่มเฮลิเคส Superfamily II ซึ่งช่วยรักษาเสถียรภาพของจีโนมและยับยั้งการเกิดการรวมตัวใหม่ที่ไม่เหมาะสม^{[ 43 ] [ 44 ]}การขาดและ/หรือการกลายพันธุ์ในเฮลิเคสตระกูล RecQ ทำให้เกิดการรวมตัวทางพันธุกรรมที่ผิดปกติและ/หรือการจำลองดีเอ็นเอ ซึ่งนำไปสู่ความไม่เสถียรของโครโมโซมและความสามารถในการเพิ่มจำนวนโดยรวมลดลง^{[ 43 ]}การกลายพันธุ์ในเฮลิเคสตระกูล RecQ ได้แก่ BLM, RECQL4และ WRN ซึ่งมีบทบาทในการควบคุมการรวมตัวแบบโฮโมโลจัส ได้แสดงให้เห็นว่าส่งผลให้เกิดโรคทางพันธุกรรมแบบออโตโซมัลรีเซส ซีฟ ได้แก่ กลุ่มอาการบลูม (BS), กลุ่มอาการรอธมันด์-ทอมสัน (RTS) และกลุ่มอาการเวอร์เนอร์ (WS) ตามลำดับ^{[ 44 ] [ 45 ]}

กลุ่มอาการบลูมมีลักษณะเฉพาะคือมีแนวโน้มที่จะเป็นมะเร็งตั้งแต่อายุยังน้อย โดยมีอายุเฉลี่ยที่เริ่มเป็นโรคคือ 24 ปี^{[ 44 ] [ 46 ]}เซลล์ของผู้ป่วยกลุ่มอาการบลูมแสดงให้เห็นความถี่สูงของการแลกเปลี่ยนระหว่างโครมาทิดคู่ (SCEs) และความเสียหายของโครโมโซมมากเกินไป^{[ 47 ]}มีหลักฐานที่บ่งชี้ว่า BLM มีบทบาทในการกู้คืนการจำลองดีเอ็นเอที่หยุดชะงักที่จุดแยกการจำลอง^{[ 47 ]}

กลุ่มอาการเวอร์เนอร์เป็นความผิดปกติของการแก่ก่อนวัย โดยมีอาการต่างๆ เช่น การเกิดหลอดเลือดแดงแข็งและโรคกระดูกพรุนในระยะเริ่มต้น รวมถึงโรคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับอายุ การเกิดมะเร็งซาร์โคมาในอัตราสูง และมักเสียชีวิตจากกล้ามเนื้อหัวใจตายหรือมะเร็งในช่วงอายุ 40-60 ปี^{[ 44 ] [ 48 ]}เซลล์ของผู้ป่วยกลุ่มอาการเวอร์เนอร์มีอายุขัยในการสืบพันธุ์ลดลง โดยมีการแตกหักและการย้ายตำแหน่งของโครโมโซม รวมถึงการลบส่วนประกอบของโครโมโซมจำนวนมาก ทำให้เกิดความไม่เสถียรของจีโนม^{[ 48 ]}

กลุ่มอาการ Rothmund-Thomson หรือที่รู้จักกันในชื่อpoikiloderma congenitaleมีลักษณะเฉพาะคือ การแก่ก่อนวัย ความผิดปกติของผิวหนังและโครงกระดูก ผื่นผิวหนังเป็นปุ่ม ต้อกระจกในวัยเด็ก และความเสี่ยงต่อโรคมะเร็ง เช่น มะเร็งกระดูก^{[ 44 ] [ 49 ]}พบการจัดเรียงโครโมโซมใหม่ที่ทำให้เกิดความไม่เสถียรของจีโนมในเซลล์ของผู้ป่วยกลุ่มอาการ Rothmund-Thomson RecQ เป็นกลุ่มของเอนไซม์ DNA helicase ที่พบในสิ่งมีชีวิตต่างๆ รวมถึงแบคทีเรีย อาร์เคีย และยูคาริโอต (เช่น มนุษย์) เอนไซม์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการเผาผลาญ DNA ระหว่างการจำลองแบบ DNA การรวมตัวใหม่ และการซ่อมแซม DNA มีโปรตีน RecQ helicase ที่รู้จักกัน 5 ชนิดในมนุษย์ ได้แก่ RecQ1, BLM, WRN, RecQ4 และ RecQ5 การกลายพันธุ์ในยีนบางส่วนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับความผิดปกติทางพันธุกรรม ตัวอย่างเช่น การกลายพันธุ์ในยีน BLM ทำให้เกิดโรค Bloom ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือความเสี่ยงต่อโรคมะเร็งที่เพิ่มขึ้นและปัญหาสุขภาพอื่นๆ^{[ 50 ]}การกลายพันธุ์ในยีน WRN นำไปสู่โรค Werner ซึ่งเป็นภาวะที่มีลักษณะเฉพาะคือการแก่ก่อนวัยและความเสี่ยงต่อโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุที่เพิ่มขึ้น เฮลิเคส RecQ มีความสำคัญต่อการรักษาเสถียรภาพและความสมบูรณ์ของจีโนม ช่วยป้องกันการสะสมของความผิดปกติทางพันธุกรรมที่อาจนำไปสู่โรคต่างๆ เช่น มะเร็ง ความสมบูรณ์ของจีโนมขึ้นอยู่กับตระกูลเฮลิเคส DNA RecQ ซึ่งรวมถึงกระบวนการซ่อมแซม DNA การรวมตัวใหม่ การจำลองแบบ และการถอดรหัส ความไม่เสถียรของจีโนมและการแก่ก่อนวัยเป็นภาวะที่เกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์ในเฮลิเคส RecQ ของมนุษย์^{[ 51 ]}เฮลิเคส RecQ Sgs1 หายไปในเซลล์ยีสต์ ทำให้เซลล์ยีสต์เป็นแบบจำลองที่มีประโยชน์สำหรับการทำความเข้าใจความผิดปกติของเซลล์มนุษย์และหน้าที่ของเฮลิเคส RecQ ^{[ 52 ]}สมาชิกในตระกูลเฮลิเคส RecQ คือ RECQ1 เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของมะเร็งทางพันธุกรรมที่ไม่พบบ่อยจำนวนเล็กน้อยในบุคคล เอนไซม์ดีเอ็นเอเฮลิเคสมีส่วนร่วมในกระบวนการถอดรหัสพันธุกรรม วงจรเซลล์ และการซ่อมแซมดีเอ็นเอ จากการวิจัยล่าสุดพบว่า การกลายพันธุ์แบบมิสเซนส์ในยีน RECQ1 อาจมีบทบาทในการพัฒนาของมะเร็งเต้านมในครอบครัว เอนไซม์ดีเอ็นเอเฮลิเคสมักถูกดึงดูดไปยังบริเวณที่มีความเสียหายของดีเอ็นเอ และมีความสำคัญต่อการจำลองแบบดีเอ็นเอ การรวมตัวใหม่ การซ่อมแซม และการถอดรหัสพันธุกรรมของเซลล์ การควบคุมกระบวนการระดับโมเลกุลของเอนไซม์เหล่านี้ด้วยสารเคมีสามารถเปลี่ยนแปลงอัตราการแบ่งตัวของเซลล์มะเร็ง ตลอดจนประสิทธิภาพของกระบวนการต่างๆ และภาวะสมดุลของเซลล์ การดักจับเอนไซม์ดีเอ็นเอเฮลิเคส ซึ่งเป็นโปรตีนเมตาบอลิซึมของดีเอ็นเอชนิดหนึ่ง ด้วยโมเลกุลขนาดเล็ก อาจส่งผลเสียต่อเซลล์มะเร็งที่เพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจมีประสิทธิภาพในการรักษามะเร็ง

ในระหว่างไมโอซิสการแตกของสายดีเอ็นเอคู่และความเสียหายของดีเอ็นเอ อื่นๆ ในโครมาทิดจะได้รับการซ่อมแซมโดยการรวมตัวกันแบบโฮโมโลกัสโดยใช้โครมาทิดพี่น้องหรือโครมาทิดที่ไม่ใช่พี่น้องที่เป็นโฮโมโลกัสเป็นแม่แบบ การซ่อมแซมนี้อาจส่งผลให้เกิดการไขว้กัน (CO) หรือที่พบได้บ่อยกว่าคือการรวมตัวกันแบบไม่ไขว้กัน (NCO) ในยีสต์Schizosaccharomyces pombeเฮลิเคสดีเอ็นเอตระกูลFANCM ชื่อ FmI1 จะควบคุมการสร้างการรวมตัวกันแบบ NCO ในระหว่างไมโอซิส ^{[ 53 ]} เฮลิเคสชนิด RecQ ชื่อ Rqh1 ก็ควบคุมการรวมตัวกันแบบไมโอซิสแบบ NCO เช่นกัน^{[ 54 ]} เฮลิเคสเหล่านี้ ด้วยความสามารถในการคลาย ตัวกลาง D-loop จึงส่งเสริมการรวมตัวกันแบบ NCO โดยกระบวนการเชื่อมต่อสายที่ขึ้นอยู่กับการสังเคราะห์

ในพืชArabidopsis thalianaเฮลิเคส FANCM ส่งเสริม NCO และต่อต้านการก่อตัวของรีคอมบิแนนท์ CO ^{[ 55 ]} เฮลิเคสอีกตัวหนึ่งคือ RECQ4A/B ก็ลด CO ลงอย่างอิสระเช่นกัน มีการเสนอแนะว่า CO ถูกจำกัดเนื่องจากต้นทุนระยะยาวของการรวมตัวของ CO นั่นคือ การทำลายชุดยีนที่เอื้ออำนวยของอัลลีลที่สร้างขึ้นโดยการคัดเลือกตามธรรมชาติ ในอดีต ^{[ 55 ]}

มีการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อวัดกิจกรรมของเฮลิเคสในหลอดทดลองวิธีการเหล่านี้มีตั้งแต่การทดสอบเชิงคุณภาพ (การทดสอบที่มักให้ผลลัพธ์ที่ไม่เกี่ยวข้องกับค่าหรือการวัด) ไปจนถึงเชิงปริมาณ (การทดสอบที่มีผลลัพธ์เป็นตัวเลขที่สามารถนำไปใช้ในการวิเคราะห์ทางสถิติและเชิงตัวเลข) ในปี พ.ศ. 2525–2526 ได้มีการพัฒนาการทดสอบทางชีวเคมีโดยตรงครั้งแรกเพื่อวัดกิจกรรมของเฮลิเคส^{[ 15 ] [ 65 ]}วิธีนี้เรียกว่า "การทดสอบการแทนที่สาย"

• การทดสอบการแทนที่สายดีเอ็นเอเกี่ยวข้องกับการติดฉลากกัมมันตรังสีให้กับดีเอ็นเอสายคู่ หลังจากทำการบำบัดด้วยเฮลิเคสแล้ว ดีเอ็นเอสายเดี่ยวจะถูกตรวจพบว่าแยกออกจากดีเอ็นเอสายคู่ด้วยการแยกด้วย เจลอิเล็ก โทรโฟเรซิส แบบไม่ ทำให้เสียสภาพ หลังจากตรวจพบดีเอ็นเอสายเดี่ยวแล้ว ปริมาณของสารกัมมันตรังสีที่ติดอยู่บนดีเอ็นเอสายเดี่ยวจะถูกวัดปริมาณเพื่อให้ได้ค่าตัวเลขของปริมาณการคลายตัวของดีเอ็นเอสายคู่
  การทดสอบการแทนที่สายดีเอ็นเอเป็นที่ยอมรับสำหรับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ แต่เนื่องจากไม่สามารถแสดงผลลัพธ์ได้มากกว่าหนึ่งช่วงเวลา ใช้เวลานาน และต้องพึ่งพาสารกัมมันตรังสีในการติดฉลาก จึงมีความจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการวินิจฉัยที่สามารถตรวจสอบกิจกรรมของเฮลิเคสแบบเรียลไทม์ได้

ต่อมาได้มีการพัฒนาวิธีการอื่นๆ ที่รวมเอาบางส่วนหรือทั้งหมดของสิ่งต่อไปนี้: กลไกที่มีปริมาณงานสูง การใช้การติดฉลากนิวคลีโอไทด์ที่ไม่ใช่กัมมันตรังสี เวลาปฏิกิริยาที่เร็วขึ้น/การใช้เวลาน้อยลง การตรวจสอบกิจกรรมของเฮลิเคสแบบเรียลไทม์ (โดยใช้การวัดจลนศาสตร์แทนการวิเคราะห์จุดสิ้นสุด/จุดเดียว) วิธีการเหล่านี้รวมถึง: "วิธีการดับการไหลอย่างรวดเร็ว การทดสอบแบบใช้ฟลูออเรสเซนซ์ การทดสอบการกรอง การทดสอบความใกล้เคียงของการเรืองแสงการทดสอบการถ่ายโอนพลังงานเรโซแนนซ์ฟลูออเรสเซน ซ์ แบบเวลาที่กำหนดการทดสอบที่ใช้เทคโนโลยีแฟลชเพลท การทดสอบการดับฟลูออเรสเซนซ์แบบเวลาที่กำหนดที่เป็นเนื้อเดียวกัน และการทดสอบเฮลิเคสแบบอิเล็กโทรเคมีลูมิเนสเซนซ์" ^{[ 16 ]}ด้วยการใช้สมการทางคณิตศาสตร์เฉพาะทาง การทดสอบเหล่านี้บางส่วนสามารถนำมาใช้เพื่อกำหนดจำนวนนิวคลีโอไทด์ที่จับคู่เบสที่เฮลิเคสสามารถทำลายได้ต่อการไฮโดรไลซิสของโมเลกุล ATP 1 โมเลกุล^{[ 66 ]}

ชุดตรวจวินิจฉัยที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ก็มีเช่นกัน ชุดตรวจวินิจฉัย "Trupoint" จากบริษัท PerkinElmer , Inc. เป็นชุดตรวจที่ใช้การวัดการดับแสงฟลูออเรสเซนต์แบบเวลาจำเพาะ โดยใช้เทคโนโลยี "SignalClimb" ของ PerkinElmer ซึ่งอาศัยฉลากสองชนิดที่จับกันในระยะใกล้แต่คนละสายดีเอ็นเอ ฉลากชนิดหนึ่งคือสารคีเลตแลนทานัมเรืองแสง ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉลากที่ถูกตรวจสอบโดยเครื่องอ่านเพลท 96/384 หลุมที่เหมาะสม ส่วนอีกฉลากหนึ่งคือโมเลกุลตัวดับแสงอินทรีย์ หลักการของชุดตรวจนี้คือการ "ดับแสง" หรือยับยั้งสัญญาณของสารคีเลตแลนทานัมโดยโมเลกุลตัวดับแสงอินทรีย์เมื่อทั้งสองอยู่ใกล้กัน – เช่นเดียวกับเมื่อดีเอ็นเอแบบคู่สายอยู่ในสภาวะปกติ เมื่อเกิดกิจกรรมของเฮลิเคสบนดีเอ็นเอแบบคู่สาย ฉลากตัวดับแสงและฉลากแลนทานัมจะแยกออกจากกันเมื่อดีเอ็นเอคลายตัว การสูญเสียความใกล้ชิดนี้ทำให้ความสามารถของตัวดับแสงในการยับยั้งสัญญาณแลนทานิดลดลง ส่งผลให้ฟลูออเรสเซนส์เพิ่มขึ้นที่สามารถตรวจจับได้ ซึ่งเป็นตัวแทนของปริมาณ DNA ที่คลายตัว และสามารถใช้เป็นการวัดเชิงปริมาณของกิจกรรมเฮลิเคสได้ การดำเนินการและการใช้เทคนิคการถ่ายภาพฟลูออเรสเซนส์ระดับโมเลกุลเดี่ยว โดยเน้นที่วิธีการที่รวมถึงการดักจับด้วยแสงร่วมกับการถ่ายภาพแบบเอพิฟลูออเรสเซนส์ และการตรึงบนพื้นผิวร่วมกับการแสดงภาพฟลูออเรสเซนส์แบบสะท้อนภายในทั้งหมด เมื่อรวมกับเซลล์ไหลแบบไมโครแชนเนลและการควบคุมไมโครฟลูอิดิก ทำให้สามารถถ่ายภาพและติดตามโมเลกุลโปรตีนและ DNA ที่ติดฉลากฟลูออเรสเซนส์แต่ละตัวได้ ทำให้สามารถวัดการคลายตัวและการเคลื่อนย้ายของ DNA ที่ความละเอียดระดับโมเลกุลเดี่ยวได้^{[ 67 ]}

ขั้วของเฮลิเคส ซึ่งถือได้ว่าเป็น "ทิศทาง" นั้น ถูกกำหนดให้เป็นทิศทาง (ระบุเป็น 5'→3' หรือ 3'→5') ของการเคลื่อนที่ของเฮลิเคสบนสายเดี่ยว DNA/RNA ที่มันเคลื่อนที่ไป การกำหนดขั้วนี้มีความสำคัญ เช่น ในการกำหนดว่าเฮลิเคสที่ทดสอบนั้นยึดติดกับสายนำของ DNA หรือสายตามของ DNA หรือไม่ ในการกำหนดลักษณะเฉพาะของเฮลิเคสนี้ จะใช้ DNA ที่เป็นเกลียวคู่บางส่วนเป็นสารตั้งต้น ซึ่งมีบริเวณ DNA สายเดี่ยวตรงกลางที่มีบริเวณ DNA เกลียวคู่ที่มีความยาวต่างกัน (บริเวณสั้นๆ หนึ่งบริเวณที่วิ่งจาก 5'→3' และบริเวณที่ยาวกว่าหนึ่งบริเวณที่วิ่งจาก 3'→5') อยู่ทั้งสองด้านของบริเวณนี้^{[ 68 ]}เมื่อเฮลิเคสถูกเพิ่มเข้าไปในบริเวณสายเดี่ยวตรงกลางนั้น ขั้วจะถูกกำหนดโดยการกำหนดลักษณะเฉพาะบน DNA สายเดี่ยวที่เกิดขึ้นใหม่