endonukleáza

endonukleázy sú enzýmy, ktoré štiepia DNA a RNA bez toho, aby ich úplne rozložili. Skupina endonukleáz obsahuje rôzne enzýmy, z ktorých každý pracuje substrátom a špecifickým spôsobom.

Čo je to endonukleáza?

Endonukleázy sú rôzne enzýmy, ktoré sa nenachádzajú iba u ľudí, ale nachádzajú sa vo všetkých živých veciach. Patrí do nadradenej skupiny nukleáz. Endonukleázy degradujú DNA alebo RNA bez toho, aby ich úplne štiepili.

DNA alebo deoxyribonukleová kyselina je komplexná štruktúra molekúl cukru (deoxyribóza) a nukleových kyselín. Za účelom spracovania DNA endonukleázy prerušujú fosfodiesterovú väzbu medzi jednotlivými stavebnými blokmi. Fosfodiesterová väzba drží DNA a RNA spolu na kostre. Nukleotidy DNA a RNA majú zvyšok kyseliny fosforečnej. Nachádza sa na cukre, ktorého základná štruktúra tvorí prsteň.

Tento kruh má päť atómov uhlíka; Okrem iného existuje na atóme uhlíka C5 skupina OH, to znamená kombinácia kyslíka a atómu vodíka. Atóm uhlíka C5 a skupina OH tvoria ester kyseliny fosforečnej. Tento zvyšok kyseliny fosforečnej dostáva druhú esterovú väzbu, ktorá sa skladá z atómu uhlíka C3 a súvisiacej OH skupiny. Výsledná väzba je 3'-5'-fosfodiesterová väzba.

Funkcia, účinok a úlohy

Endonukleázy prispievajú k spracovaniu DNA a RNA. Nukleové kyseliny adenín, tymín, guanín a cytozín tvoria genetický kód, ktorý nielenže prenáša informácie na ďalšiu generáciu, keď je zdedená, ale tiež riadi metabolizmus buniek.

Sekvencia rôznych nukleových kyselín v DNA kóduje poradie, v akom iné enzýmy - takzvané ribozómy - spájajú aminokyseliny dohromady. Všetky proteíny pozostávajú z týchto reťazcov; sekvencia aminokyselín v proteíne závisí od sekvencie nukleových kyselín v DNA - čo zase určuje tvar a funkčnosť proteínu.

Biológia označuje transláciu genetického kódu do aminokyselinových reťazcov. K translácii dochádza v bunkách ľudského tela mimo bunkového jadra - DNA sa nachádza iba vo vnútri bunkového jadra. Preto musí bunka vytvoriť kópiu DNA. Kópia nepoužíva deoxyribózu ako molekulu cukru, ale ribózu. Preto je to RNA. Produkcia RNA sa tiež nazýva transkripcia v biológii a vyžaduje endonukleázy.

Počas translácie musia rôzne enzýmy predlžovať reťazec nukleotidov. Toto umožňuje aj čiastočné štiepenie endonukleázami. Endonukleázy majú rovnakú funkciu aj pri replikácii, keď sa počas delenia buniek vyžaduje kópia DNA.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Ako všetky enzýmy, aj endonukleázy sú proteíny, ktoré pozostávajú z reťazcov aminokyselín. Všetky aminokyseliny majú rovnakú základnú štruktúru: Skladajú sa z centrálneho atómu uhlíka, ku ktorému je pripojená aminoskupina, karboxylová skupina, jeden atóm vodíka, atóm a-uhlíka a zvyšková skupina. Zvyšok je charakteristický pre každú aminokyselinu a určuje, ku ktorým interakciám môže dôjsť s inými aminokyselinami a inými látkami.

Biológia tiež opisuje ako primárnu štruktúru jednorozmernú štruktúru enzýmov vo forme ich aminokyselinového reťazca. V reťazci sú záhyby; iné enzýmy katalyzujú tento proces. Priestorové usporiadanie je stabilizované vodíkovými mostíkmi, ktoré sa tvoria medzi jednotlivými stavebnými blokmi. Táto sekundárna štruktúra sa môže javiť ako a-helix aj ako p-list. Sekundárna štruktúra proteínu sa naďalej prekrýva a nadobúda zložitejšie tvary. Tu hrajú rozhodujúcu úlohu interakcie medzi rôznymi aminokyselinovými zvyškami.

Na základe biochemických vlastností príslušných zvyškov sa nakoniec vytvorí terciárna štruktúra. Iba v tejto forme má proteín svoje konečné vlastnosti, ktoré do veľkej miery závisia od priestorovej formy. V prípade enzýmu tento tvar zahŕňa aktívne centrum, v ktorom prebieha skutočná enzymatická reakcia. V prípade endonukleáz reaguje aktívne miesto s DNA alebo RNA ako substrátom.

Choroby a poruchy

Endonukleázy hrajú dôležitú úlohu pri oprave DNA, pretože narušujú jej reťazce. Oprava je potrebná, ak bola DNA poškodená napríklad žiarením alebo chemickými látkami. UV žiarenie už môže mať tento účinok.

Zvýšená dávka žiarenia UV-B vedie k akumulácii tymínových dimérov v reťazci DNA. Deformujú DNA a následne vedú k poruchám v duplikácii DNA: Enzým, ktorý číta DNA počas replikácie, sa nemôže vyhnúť deformácii spôsobenej dimérmi tymínu, a preto nemôže pokračovať vo svojej práci.

Ľudské bunky majú k dispozícii rôzne opravné mechanizmy. Endonukleázy sa používajú na opravu excízie. Špecializovaná endonukleáza je schopná rozpoznať diméry tymínu a ďalšie poškodenia. Orezá postihnuté vlákno DNA dvakrát, pred aj po defekte. Dimér je odstránený, ale vytvára medzeru v kóde. Ďalší enzým, DNA polymeráza, potom musí vyplniť medzeru. Na porovnanie používa komplementárne vlákno DNA a pridáva zodpovedajúce páry báz, kým sa medzera nezaplní a neobnoví sa poškodené vlákno DNA.

Táto oprava nie je neobvyklá, ale vyskytuje sa v tele mnohokrát denne. Poruchy v procese opravy môžu viesť k rôznym poruchám, napríklad kožnému ochoreniu xeroderma pigmentosum. Pri tomto ochorení sú postihnuté osoby príliš citlivé na slnečné svetlo, pretože bunky nemôžu opraviť poškodenie UV žiarením.