เฮลิเคส RecQ เป็น เอนไซม์เฮลิเคส ในกลุ่มหนึ่งที่พบครั้งแรกในEscherichia coli ^{[ 1 ]}ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความสำคัญต่อการบำรุงรักษาจีโนม^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}เอนไซม์เหล่านี้ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาATP + H ₂ O → ADP + Pและขับเคลื่อนการคลายเกลียวของ DNA ที่จับคู่กันและเคลื่อนย้ายไปในทิศทาง 3' ถึง 5' นอกจากนี้ เอนไซม์เหล่านี้ยังสามารถขับเคลื่อนปฏิกิริยาNTP + H ₂ O → NDP + P เพื่อขับเคลื่อนการคลายเกลียวของDNAหรือRNA ได้อีก ด้วย

ในโปรคาริโอต โปรตีน RecQ มีความจำเป็นต่อการรวมตัว ของพลาสมิด และการซ่อมแซม DNA จากรังสียูวี อนุมูลอิสระ และสารก่ออัลคิเลต โปรตีนนี้ยังสามารถแก้ไขความเสียหายจากข้อผิดพลาดในการจำลองแบบได้อีกด้วย ในยูคาริโอตการจำลองแบบจะไม่ดำเนินไปตามปกติหากขาดโปรตีน RecQ ซึ่งยังมีหน้าที่ในกระบวนการชราภาพ การยับยั้ง การรวมตัว และการซ่อมแซม DNA อีกด้วย

สมาชิกในกลุ่มโปรตีน RecQ มีลำดับโปรตีนที่อนุรักษ์ไว้ร่วมกัน 3 บริเวณ ซึ่งเรียกว่า:

• เอ็น-เทอร์มินัล – เฮลิเคส
• ตรงกลาง – RecQ-conserved (RecQ-Ct) และ
• ปลายซี – โดเมนปลายซีของเฮลิเคสและอาร์เอ็นเอสดี (HRDC)

การกำจัดหมู่กรดอะมิโนที่ปลาย N-terminus (โดเมนเฮลิเคสและโดเมน RecQ-Ct) ทำให้กิจกรรมของเฮลิเคสและ ATPase ลดลง แต่ไม่มีผลต่อความสามารถในการจับของ RecQ ซึ่งหมายความว่าปลาย N-terminus ทำหน้าที่เป็นปลายเร่งปฏิกิริยา การตัดปลาย C-terminus (โดเมน HRDC) ทำให้ความสามารถในการจับของ RecQ ลดลง แต่ไม่ส่งผลต่อหน้าที่เร่งปฏิกิริยา ความสำคัญของ RecQ ในการทำงานของเซลล์นั้นเห็นได้จากโรคต่างๆ ในมนุษย์ ซึ่งล้วนนำไปสู่ความไม่เสถียรของจีโนมและความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็ง

มีอย่างน้อยห้ายีน RecQ ของมนุษย์ และการกลายพันธุ์ในยีน RecQ ของมนุษย์สามยีนเกี่ยวข้องกับโรคทางพันธุกรรมของมนุษย์ ได้แก่ ยีน WRNในกลุ่มอาการเวอร์เนอร์ (WS) ยีนBLMในกลุ่มอาการบลูม (BS) และยีนRECQL4ในกลุ่มอาการรอธมันด์-ทอมสัน [ ^{5 ] กลุ่ม}อาการเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือการแก่ก่อนวัย และอาจก่อให้เกิดโรคมะเร็งโรคเบาหวานชนิดที่ 2 โรคกระดูกพรุนและโรคหลอดเลือดแดงแข็งซึ่งมักพบในผู้สูงอายุ โรคเหล่านี้เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของโครโมโซมในอัตราสูง รวมถึงการแตกหักของโครโมโซม การจัดเรียงใหม่ที่ซับซ้อน การลบและการย้ายตำแหน่งการกลายพันธุ์ เฉพาะที่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการแลกเปลี่ยนโครมาทิดคู่ (พบได้บ่อยใน BS) ซึ่งเชื่อว่าเกิดจากระดับการรวมตัวใหม่ของเซลล์ร่างกายที่สูง

การทำงานที่เหมาะสมของเฮลิเคส RecQ จำเป็นต้องมีการปฏิสัมพันธ์จำเพาะกับโทโปไอโซเมอเรส III (Top 3) Top 3 เปลี่ยนสถานะทางทอพอโลยีของ DNA โดยการจับและตัด DNA สายเดี่ยว และส่งผ่านส่วนของ DNA สายเดี่ยวหรือสายคู่ผ่านรอยแตกชั่วคราว และสุดท้ายเชื่อมต่อรอยแตกนั้นเข้าด้วยกัน การปฏิสัมพันธ์ของเฮลิเคส RecQ กับโทโปไอโซเมอเรส III ที่บริเวณปลาย N-terminal มีส่วนเกี่ยวข้องกับการยับยั้งการเกิดการรวมตัวใหม่ทั้งแบบเกิดขึ้นเองและที่เกิดจากความเสียหาย และการขาดการปฏิสัมพันธ์นี้จะส่งผลให้เกิดอาการร้ายแรงหรือถึงแก่ชีวิต ภาพรวมที่ปรากฏชัดเจนคือ เฮลิเคส RecQ ร่วมกับ Top 3 มีส่วนเกี่ยวข้องในการรักษาเสถียรภาพและความสมบูรณ์ของจีโนมโดยการควบคุมเหตุการณ์การรวมตัวใหม่ และซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ในระยะ G2 ของวงจรเซลล์ ความสำคัญของ RecQ ต่อความสมบูรณ์ของจีโนมนั้นเห็นได้จากโรคต่างๆ ที่เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์หรือการทำงานผิดปกติของเฮลิเคส RecQ ดังนั้น การที่ RecQ มีอยู่และใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการของมนุษย์อย่างเหมาะสม

เฮลิเคสที่ขึ้นอยู่กับ ATP ของกลุ่มอาการเวอร์เนอร์ (WRN helicase) มีลักษณะพิเศษในบรรดาเฮลิเคสตระกูล RecQ DNA ตรงที่มี กิจกรรม เอ็กโซนิวคลีเอส เพิ่มเติม WRN มีปฏิสัมพันธ์กับDNA-PKcsและโปรตีนคอมเพล็กซ์ Kuการสังเกตนี้ ร่วมกับหลักฐานที่ว่าเซลล์ที่ขาด WRN จะสร้างการลบอย่างกว้างขวางที่ตำแหน่งการเชื่อมต่อของปลาย DNA ที่ไม่เหมือนกัน ชี้ให้เห็นถึงบทบาทของโปรตีน WRN ในกระบวนการซ่อมแซม DNA ของการเชื่อมต่อปลายที่ไม่เหมือนกัน (NHEJ) ^{[ 6 ]} WRN ยังมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพกับปัจจัยหลักของ NHEJ คือ X4L4 ( XRCC4 - คอมเพล็กซ์ DNA ligase 4 ) ^{[ 7 ]} X4L4 กระตุ้นกิจกรรมเอ็กโซนิวคลีเอสของ WRN ซึ่งน่าจะช่วยอำนวยความสะดวกในการประมวลผลปลาย DNA ก่อนการเชื่อมต่อขั้นสุดท้ายโดย X4L4 ^{[ 7 ]}

นอกจากนี้ WRN ยังดูเหมือนจะมีบทบาทในการแก้ไขโครงสร้างตัวกลางการรวมตัวใหม่ระหว่าง การซ่อมแซม การรวมตัวใหม่ที่เหมือนกัน (HRR) ของ DNA สายคู่ที่แตกหัก^{[ 6 ]}

WRN มีส่วนร่วมในคอมเพล็กซ์กับ โปรตีน RAD51 , RAD54, RAD54BและATR ในการดำเนินการขั้นตอนการรวมตัวใหม่ระหว่าง การซ่อมแซมการเชื่อมโยงข้ามสาย DNAระหว่างสาย^{[ 8 ]}

มีการนำเสนอหลักฐานว่า WRN มีบทบาทโดยตรงในการซ่อมแซมความเสียหายของ DNAที่เกิดจากการเมทิลเลชั่นกระบวนการนี้น่าจะเกี่ยวข้องกับ กิจกรรม เฮลิเคสและเอ็กโซนิวคลีเอสของ WRN ที่ทำงานร่วมกับ DNA โพลีเมอเร สเบตา ใน การซ่อมแซมการตัดฐานแบบยาว^{[ 9 ]}

พบว่า WRN มีบทบาทเฉพาะในการป้องกันหรือซ่อมแซมความเสียหายของ DNA ที่เกิดจากความเครียดออกซิเดชัน เรื้อรัง โดยเฉพาะในเซลล์ที่จำลองแบบช้า^{[ 10 ]} การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่า WRN อาจมีความสำคัญในการจัดการกับความเสียหายของ DNA จากออกซิเดชันที่เป็นสาเหตุของการแก่ชราตามปกติ^{[ 10 ]} (ดูทฤษฎีความเสียหายของ DNA ที่เกี่ยวข้องกับการแก่ชรา )

เซลล์จากมนุษย์ที่เป็นโรคBloom syndromeมีความไวต่อสารที่ทำลาย DNA เช่นUVและเมทิลเมทาเนซัลโฟเนต^{[ 11 ]} ซึ่งบ่งชี้ถึง ความสามารถ ในการซ่อมแซม DNAที่บกพร่อง

ยีสต์Saccharomyces cerevisiae ที่กำลังแตกหน่อ เข้ารหัสโปรตีนออร์โธล็อกของกลุ่มอาการบลูม (BLM) ซึ่งกำหนดให้เป็นSgs1 (Slow growth suppressor 1) Sgs1(BLM) เป็นเฮลิเคสที่ทำหน้าที่ใน การซ่อมแซมการแตกของดีเอ็นเอแบบสายคู่ ด้วยการรวมตัวกันแบบโฮโมโลจัส เฮลิเคส Sgs1(BLM) ดูเหมือนจะเป็นตัวควบคุมหลักของเหตุการณ์การรวมตัวกันส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นระหว่างการแบ่ง เซลล์แบบไมโอซิส ของ S. cerevisiae [ ^{12 ] ใน} ระหว่างการแบ่งเซลล์แบบไมโอซิสปกติ Sgs1(BLM) มีหน้าที่ในการชี้นำการรวมตัวกันไปสู่การสร้างโมเลกุลแบบไม่ไขว้กันในช่วงต้นหรือ โมเลกุลข้อ ต่อฮอลลิเดย์จังก์ชัน ซึ่งโมเลกุล หลังจะได้รับการแก้ไขในภายหลังเป็นการไขว้กัน^{[ 12 ]}

ในพืชArabidopsis thalianaโฮโมล็อกของเฮลิเคส Sgs1(BLM) ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคสำคัญต่อการก่อตัวของครอสโอเวอร์ในไมโอซิส^{[ 13 ]} เชื่อกันว่าเฮลิเคสเหล่านี้จะแทนที่สายที่รุกราน ทำให้เกิดการจับคู่กับปลาย 3'overhang อีกด้านของสายคู่ที่แตก ส่งผลให้เกิดการสร้างรีคอมบิแนนท์แบบไม่ครอสโอเวอร์โดยกระบวนการที่เรียกว่าการจับคู่สายที่ขึ้นอยู่กับการสังเคราะห์ (SDSA) (ดูบทความ Wikipedia " การรวมตัวทางพันธุกรรม ") คาดว่ามีเพียงประมาณ 5% ของสายคู่ที่แตกเท่านั้นที่ได้รับการซ่อมแซมโดยการรวมตัวแบบครอสโอเวอร์ Sequela-Arnaud et al. ^{[ 13 ]} แนะนำว่าจำนวนครอสโอเวอร์ถูกจำกัดเนื่องจากต้นทุนระยะยาวของการรวมตัวแบบครอสโอเวอร์ นั่นคือ การแตกสลายของชุดพันธุกรรมที่เหมาะสมของอัลลีลที่สร้างขึ้นโดยการคัดเลือกตามธรรมชาติ ใน อดีต

ในมนุษย์ บุคคลที่เป็นโรค Rothmund–Thomsonและมีการกลายพันธุ์ ของยีน RECQL4 ใน เซลล์สืบพันธุ์จะมีลักษณะทางคลินิกหลายอย่างที่แสดงถึงการแก่ชรา อย่างรวดเร็ว ลักษณะเหล่านี้ได้แก่ ผิวหนังฝ่อและการเปลี่ยนแปลงของเม็ดสีผมร่วงกระดูกบางต้อกระจกและอุบัติการณ์ของโรคมะเร็งที่ เพิ่มขึ้น ^{[ 14 ]} หนูที่กลายพันธุ์ RECQL4 ก็แสดงลักษณะของการแก่ชราอย่างรวดเร็วเช่นกัน^{[ 15 ]}

RECQL4 มีบทบาทสำคัญในการตัดปลาย DNAซึ่งเป็นขั้นตอนเริ่มต้นที่จำเป็นสำหรับการซ่อมแซมการแตกของสายคู่ที่ขึ้นอยู่กับการรวมตัวกันของโฮโมโลจัส (HR) ^{[ 16 ]} เมื่อ RECQL4 ขาดแคลน การซ่อมแซมที่เกิดจาก HR และการตัดปลาย 5' จะลดลงอย่างมากในร่างกาย RECQL4 ยังดูเหมือนจะจำเป็นสำหรับการซ่อมแซม DNA รูปแบบอื่น ๆ รวมถึง การเชื่อมต่อปลาย ที่ไม่เหมือนกัน การ ซ่อมแซม การตัด นิวคลีโอไทด์และการซ่อมแซมการตัดฐาน^{[ 14 ]} ความสัมพันธ์ของการซ่อมแซม DNA ที่บกพร่องซึ่งเกิดจาก RECQL4 กับการแก่ชราที่เร่งขึ้นนั้นสอดคล้องกับทฤษฎีความเสียหายของ DNA ของการแก่ชรา

• กลุ่มอาการบลูม

• RecQ Helicases ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 2 พฤศจิกายน 2004 ที่Wayback Machineโดยมีข้อมูลเบื้องต้นจากห้องปฏิบัติการ Sekelsky ของUNC
• ยีน BLM เข้ารหัสโปรตีน RecQ Helicaseคำอธิบายของยีน