Endonukleāze

Endonukleāzes ir fermenti, kas noārda DNS un RNS, tos pilnībā nesadalot. Endonukleāžu grupā ietilpst dažādi fermenti, no kuriem katrs darbojas substrātā un darbībai specifiskā veidā.

Kas ir endonukleāze?

Endonukleāzes ir dažādi fermenti, kas ne tikai atrodami cilvēkos, bet ir atrodami visās dzīvajās lietās. Viņi pieder pie nukleāžu superordinētās grupas. Endonukleāzes noārda DNS vai RNS, tos pilnībā nesadalot.

DNS vai dezoksiribonukleīnskābe ir sarežģīta cukura molekulu (dezoksiribozes) un nukleīnskābju struktūra. Lai apstrādātu DNS, endonukleāzes sarauj fosfodiestera saiti starp atsevišķiem celtniecības blokiem. Fosfodiestera saite satur DNS un RNS kopā uz mugurkaula. DNS un RNS nukleotīdos ir fosforskābes atlikums. Tas atrodas uz cukura, kura pamata struktūra veido gredzenu.

Šajā gredzenā ir pieci oglekļa atomi; Cita starpā oglekļa atomā C5 ir OH grupa, tas ir, skābekļa un ūdeņraža atoma kombinācija. Oglekļa atoms C5 un OH grupa veido fosforskābes esteri. Šis fosforskābes atlikums saņem otro estera saiti, kas sastāv no oglekļa atoma C3 un saistītās OH grupas. Iegūtā saite ir 3'-5'-fosfodiestera saite.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Endonukleāzes veicina DNS un RNS apstrādi. Nukleīnskābes adenīns, timīns, guanīns un citozīns veido ģenētisko kodu, kas ne tikai nodod informāciju nākamajai paaudzei, kad tas tiek mantots, bet arī kontrolē šūnu metabolismu.

Dažādu nukleīnskābju secība DNS kodē secību, kādā citi fermenti - tā sauktās ribosomas - ķēda aminoskābes. Visi proteīni sastāv no šīm ķēdēm; olbaltumvielu aminoskābju secība ir atkarīga no nukleīnskābju secības DNS - kas savukārt nosaka olbaltumvielu formu un funkcionalitāti.

Bioloģija attiecas uz ģenētiskā koda pārvēršanu aminoskābju ķēdēs kā tulkojumu. Tulkošana notiek cilvēka ķermeņa šūnās ārpus šūnas kodola - DNS atrodas tikai šūnas kodola iekšpusē. Tāpēc šūnai ir jāveido DNS kopija. Kopijā kā cukura molekula neizmanto dezoksiribozi, bet gan ribozi. Tāpēc tā ir RNS. RNS ražošanu bioloģijā sauc arī par transkripciju, un tai ir vajadzīgas endonukleāzes.

Translācijas laikā dažādiem fermentiem jāpagarina nukleotīdu virkne. To ļauj arī daļēja šķelšanās ar endonukleāzēm. Endonukleāzēm ir tāda pati funkcija replikācijā, ja šūnu dalīšanas laikā nepieciešama DNS kopija.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Tāpat kā visi fermenti, endonukleāzes ir olbaltumvielas, kas sastāv no aminoskābju ķēdēm. Visām aminoskābēm ir vienāda pamata struktūra: tās sastāv no centrālā oglekļa atoma, pie kura ir piesaistīta aminogrupa, karboksilgrupa, viens ūdeņraža atoms, α-oglekļa atoms un atlikušā grupa. Pārējais ir raksturīgs katrai aminoskābei un nosaka, kuru mijiedarbību tā var uzsākt ar citām aminoskābēm un citām vielām.

Bioloģija arī apraksta fermentu viendimensionālo struktūru aminoskābju ķēdes formā kā primāro struktūru. Ķēdē ir krokas; citi fermenti katalizē šo procesu. Telpisko kārtību stabilizē ūdeņraža tilti, kas veidojas starp atsevišķiem celtniecības blokiem. Šī sekundārā struktūra var parādīties gan kā α-spirāle, gan kā β-lapa. Olbaltumvielu sekundārā struktūra turpina salocīt un iegūt sarežģītākas formas. Šeit izšķiroša loma ir mijiedarbībai starp dažādiem aminoskābju atlikumiem.

Balstoties uz attiecīgo atlikumu bioķīmiskajām īpašībām, galu galā tiek izveidota terciārā struktūra. Tikai šādā formā olbaltumvielām ir galīgās īpašības, kas lielā mērā ir atkarīgas no telpiskās formas. Fermenta gadījumā šī forma ietver aktīvo centru, kurā notiek faktiskā fermenta reakcija. Endonukleāžu gadījumā aktīvā vieta reaģē ar DNS vai RNS kā substrātu.

Slimības un traucējumi

Endonukleāzēm ir nozīmīga loma DNS labošanā, jo tās pārtrauc tās ķēdes. Remonts ir nepieciešams, ja, piemēram, DNS ir sabojāts starojums vai ķīmiskas vielas. UV gaisma jau var dot šo efektu.

Palielināta UV-B starojuma deva izraisa timīna dimēru uzkrāšanos DNS virknē. Viņi deformē DNS un pēc tam izraisa traucējumus DNS divkāršošanā: Ferments, kas replicēšanas laikā nolasa DNS, nevar izvairīties no deformācijas, ko izraisa timīna dimēri, un tāpēc nevar turpināt savu darbu.

Cilvēka šūnu rīcībā ir dažādi remonta mehānismi. Endonukleāzes tiek izmantotas ekscīzijas labošanai. Specializēta endonukleāze spēj atpazīt timīna dimērus un citus bojājumus. Tas divreiz sagriež skarto DNS virkni, gan pirms, gan pēc defekta. Dimmers tiek noņemts, bet tas kodē plaisu. Tad citam fermentam, DNS polimerāzei, ir jāaizpilda plaisa. Salīdzinājumam viņa izmanto komplementāru DNS virkni un pievieno atbilstošos bāzes pārus, līdz sprauga ir aizpildīta un bojātā DNS virkne tiek atjaunota.

Šis remonts nav nekas neparasts, bet ķermenī tas notiek vairākas reizes dienā. Traucējumi remonta procesā var izraisīt dažādus traucējumus, piemēram, ādas slimību xeroderma pigmentosum. Ar šo slimību skartie ir pārāk jutīgi pret saules gaismu, jo šūnas nespēj izlabot UV bojājumus.