Ендонуклеаза

Ендонуклеази є ферментами, які розщеплюють ДНК та РНК, не розбиваючи їх повністю. Група ендонуклеаз включає різні ферменти, кожен з яких працює в субстраті та специфічно для дії.

Що таке ендонуклеаза?

Ендонуклеази - це різні ферменти, які не тільки зустрічаються у людини, але й містяться у всьому живому. Вони належать до надсердинатної групи нуклеаз. Ендонуклеази деградують ДНК або РНК, не повністю розщеплюючи їх.

ДНК або дезоксирибонуклеїнова кислота - це складна структура молекул цукру (дезоксирибоза) та нуклеїнових кислот. З метою обробки ДНК ендонуклеази розривають зв'язок фосфодіестеру між окремими будівельними блоками. Фосфодіефірний зв’язок утримує ДНК та РНК разом на хребті. Нуклеотиди ДНК та РНК мають залишок фосфорної кислоти. Він розташований на цукрі, основна структура якого утворює кільце.

Це кільце має п'ять атомів вуглецю; Крім усього іншого, на атомі вуглецю C5 є група OH, тобто поєднання атома кисню та водню. Атом вуглецю C5 і група OH утворюють складний ефір фосфорної кислоти. Цей залишок фосфорної кислоти отримує другий складний ефірний зв'язок, який складається з атома вуглецю С3 і пов'язаної з ним ОН-групи. Отриманий зв'язок являє собою 3'-5'-фосфодіефірний зв'язок.

Функція, ефект та завдання

Ендонуклеази сприяють переробці ДНК та РНК. Нуклеїнові кислоти аденін, тимін, гуанін та цитозин утворюють генетичний код, який не тільки передає інформацію наступному поколінню, коли він успадковується, але і контролює метаболізм клітин.

Послідовність різних нуклеїнових кислот у ДНК кодує порядок, в якому інші ферменти - так звані рибосоми - ланцюг амінокислот разом. Всі білки складаються з цих ланцюгів; послідовність амінокислот у білку залежить від послідовності нуклеїнових кислот у ДНК - що в свою чергу визначає форму та функціональність білка.

Біологія називає переклад генетичного коду в ланцюги амінокислот як переклад. Переклад відбувається в клітинах людського тіла поза клітинного ядра - ДНК знаходиться лише всередині ядра клітини. Тому клітина повинна зробити копію ДНК. У копії не використовується дезоксирибоза як молекула цукру, а рибоза. Тому це РНК. Виробництво РНК також називається транскрипцією в біології і вимагає ендонуклеаз.

Під час трансляції різні ферменти мають подовжувати ланцюг нуклеотидів. Часткове розщеплення ендонуклеазами також робить це можливим. Ендонуклеази виконують таку ж функцію при реплікації, коли під час ділення клітин потрібна копія ДНК.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Як і всі ферменти, ендонуклеази - це білки, які складаються з ланцюгів амінокислот. Всі амінокислоти мають однакову основну структуру: Вони складаються з центрального атома вуглецю, до якого приєднана аміногрупа, карбоксильна група, єдиний атом водню, атом-вуглець і залишкова група. Решта характерна для кожної амінокислоти і визначає, до яких взаємодій вона може вступати з іншими амінокислотами та іншими речовинами.

Біологія також описує одновимірну структуру ферментів у вигляді їх амінокислотного ланцюга як первинну структуру. Всередині ланцюга є складки; інші ферменти каталізують цей процес. Просторовий порядок стабілізується водневими мостами, що утворюються між окремими будівельними блоками. Ця вторинна структура може виступати і як α-спіраль, і як β-лист. Вторинна структура білка продовжує згортатися і набувати складніших форм. Тут взаємодія між різними амінокислотними залишками відіграє вирішальну роль.

Виходячи з біохімічних властивостей відповідних залишків, в кінцевому рахунку створюється третинна структура. Тільки в цій формі білок має свої кінцеві властивості, які багато в чому залежать від просторової форми. Що стосується ферменту, ця форма включає активний центр, де відбувається фактична реакція на ферменти. У разі ендонуклеаз активний сайт реагує з ДНК або РНК у якості субстрату.

Хвороби та розлади

Ендонуклеази відіграють важливу роль у відновленні ДНК, оскільки вони розривають її ланцюги. Ремонт необхідний, якщо, наприклад, ДНК була пошкоджена радіаційними або хімічними речовинами. УФ-світло вже може мати такий ефект.

Підвищена доза УФ-В-випромінювання призводить до накопичення дімерів тиміну в ланцюзі ДНК. Вони деформують ДНК і згодом призводять до порушень подвоєння ДНК: Фермент, який зачитує ДНК під час реплікації, не може уникнути деформації, спричиненої димером тиміну, і тому не може продовжувати свою роботу.

Людські клітини мають у своєму розпорядженні різні механізми відновлення. Ендонуклеази застосовують для виправлення висічення. Спеціалізована ендонуклеаза здатна розпізнавати димери тиміну та інші пошкодження. Він розрізає уражену нитку ДНК двічі, як до, так і після дефекту. Дімер видаляється, але він створює пробіл у коді. Ще один фермент, ДНК-полімераза, повинен заповнити прогалину. Для порівняння вона використовує додатковий ланцюг ДНК і додає відповідні пари підстав, поки не заповниться проміжок і не відновиться пошкоджена ланцюг ДНК.

Цей ремонт не рідкість, але відбувається багато разів на день в організмі. Порушення в процесі відновлення може призвести до різних порушень, наприклад, шкірного захворювання ксеродермії пігментозу. При цій хворобі уражені надмірно чутливі до сонячного світла, оскільки клітини не можуть відновити ураження УФ.