endonukleaaseista ovat entsyymejä, jotka hajottavat DNA: ta ja RNA: ta hajottamatta niitä kokonaan. Endonukleaasien ryhmä käsittää erilaisia entsyymejä, joista kukin toimii substraatissa ja toimintakohtaisella tavalla.
Mikä on endonukleaasi?
Endonukleaasit ovat erilaisia entsyymejä, joita ei löydy vain ihmisistä, vaan myös kaikista elävistä olennoista. Ne kuuluvat nukleaasien ylimmäiseen ryhmään. Endonukleaasit hajoavat DNA: ta tai RNA: ta pilkkomatta niitä kokonaan.
DNA tai deoksiribonukleiinihappo on monimutkainen rakenne sokerimolekyyleistä (deoksiriboosi) ja nukleiinihapoista. DNA: n prosessoimiseksi endonukleaasit rikkovat fosfodiesterisidoksen yksittäisten rakennuspalikoiden välillä. Fosfodiesterisidos pitää DNA: n ja RNA: n yhdessä rungossa. DNA: n ja RNA: n nukleotideissä on fosforihappotähde. Se sijaitsee sokerin päällä, jonka perusrakenne muodostaa renkaan.
Tässä renkaassa on viisi hiiliatomia; C5-hiiliatomissa on muun muassa OH-ryhmä, ts. Hapen ja vetyatomin yhdistelmä. Hiiliatomi C5 ja OH-ryhmä muodostavat fosforihapon esterin. Tämä fosforihappotähde vastaanottaa toisen esterisidoksen, joka koostuu hiiliatomista C3 ja siihen liittyvästä OH-ryhmästä. Tuloksena oleva sidos on 3'-5'-fosfodiesterisidos.
Toiminto, vaikutukset ja tehtävät
Endonukleaasit edistävät DNA: n ja RNA: n prosessointia. Nukleiinihapot adeniini, tymiini, guaniini ja sytosiini muodostavat geneettisen koodin, joka ei vain välitä tietoa seuraavalle sukupolvelle, kun se on peritty, vaan myös kontrolloi solujen metaboliaa.
DNA: n eri nukleiinihappojen sekvenssi koodaa järjestystä, jossa muut entsyymit - ns. Ribosomit - ketjuttavat aminohapot yhdessä. Kaikki proteiinit koostuvat näistä ketjuista; proteiinin aminohappojen sekvenssi riippuu DNA: n nukleiinihappojen sekvenssistä - mikä puolestaan määrää proteiinin muodon ja toiminnallisuuden.
Biologia viittaa geneettisen koodin translaatioon aminohappoketjuihin translaatioksi. Translaatio tapahtuu ihmiskehon soluissa solun ytimen ulkopuolella - DNA sijaitsee vain solun ytimen sisällä. Siksi solun on tehtävä kopio DNA: sta. Kopiossa ei käytetä deoksiriboosia sokerimolekyylinä, vaan riboosina. Siksi se on RNA. RNA: n tuotantoa kutsutaan myös transkriptioksi biologiassa ja se vaatii endonukleaaseja.
Translaation aikana erilaisten entsyymien on pidennettävä nukleotidiketjua. Tämän mahdollistaa myös osittainen pilkkominen endonukleaaseilla. Endonukleaaseilla on myös sama tehtävä replikaatiossa, kun tarvitaan DNA: n kopio solunjaon aikana.
Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot
Kuten kaikki entsyymit, myös endonukleaasit ovat proteiineja, jotka koostuvat aminohappoketjuista. Kaikilla aminohapoilla on sama emäksinen rakenne: Ne koostuvat keskushiiliatomista, johon aminoryhmä, karboksyyliryhmä, yksi vetyatomi, a-hiiliatomi ja jäännösryhmä ovat kiinnittyneet. Loppuosa on ominaista jokaiselle aminohapolle ja määrittelee, mihin vuorovaikutuksiin se voi ryhtyä muiden aminohappojen ja muiden aineiden kanssa.
Biologia kuvaa myös entsyymien yhden ulottuvuuden rakennetta niiden aminohappoketjun muodossa primaarisena rakenteena. Ketjussa on taitoksia; muut entsyymit katalysoivat tätä prosessia. Avaruudellista järjestystä vakauttavat vety- sillat, jotka muodostuvat yksittäisten rakennuspalikoiden väliin. Tämä toissijainen rakenne voi esiintyä sekä a-heeliksinä että p-arkkina. Proteiinin toissijainen rakenne taittuu edelleen ja saa monimutkaisempia muotoja. Eri aminohappotähteiden välisillä vuorovaikutuksilla on tässä ratkaiseva merkitys.
Kunkin jäämän biokemiallisten ominaisuuksien perusteella lopulta luodaan tertiäärinen rakenne. Vain tässä muodossa proteiinilla on lopulliset ominaisuutensa, jotka riippuvat suurelta osin tilamuodosta. Entsyymin tapauksessa tämä muoto sisältää aktiivisen keskuksen, jossa todellinen entsyymireaktio tapahtuu. Endonukleaasien tapauksessa aktiivinen kohta reagoi DNA: n tai RNA: n kanssa substraattina.
Sairaudet ja häiriöt
Endonukleaaseilla on tärkeä rooli DNA: n korjaamisessa, koska ne rikkovat sen ketjut. Korjaus on välttämätöntä, jos esimerkiksi DNA on vaurioitunut säteilystä tai kemiallisista aineista. UV-valolla voi olla jo tämä vaikutus.
Lisääntynyt annos UV-B-säteilyä johtaa tymiinidimeerien kertymiseen DNA-juosteeseen. Ne deformoivat DNA: ta ja aiheuttavat sen jälkeen häiriöitä DNA: n kaksinkertaistumisessa: Entsyymi, joka lukee DNA: n replikaation aikana, ei voi välttää tymiinidimeerien aiheuttamaa muodonmuutosta, ja siksi se ei voi jatkaa työtään.
Ihmisen soluilla on käytettävissään erilaisia korjausmekanismeja. Endonukleaaseja käytetään leikkauksen korjaamiseen. Erikoistunut endonukleaasi pystyy tunnistamaan tymiinidimeerit ja muut vauriot. Se katkaisee kärsivän DNA-juosteen kahdesti, sekä ennen vikaa että sen jälkeen. Himmennin poistetaan, mutta se aiheuttaa aukon koodiin. Toisen entsyymin, DNA-polymeraasin, on sitten täytettävä aukko. Vertailuna hän käyttää komplementaarista DNA-juostetta ja lisää vastaavat emäsparit, kunnes aukko on täytetty ja vaurioitunut DNA-juoste palautetaan.
Tämä korjaus ei ole harvinainen, mutta tapahtuu kehossa useita kertoja päivässä. Korjausprosessin häiriöt voivat johtaa erilaisiin häiriöihin, esimerkiksi ihosairauteen xeroderma pigmentosum. Tämän taudin yhteydessä sairastuneet ovat liian herkkiä auringonvalolle, koska solut eivät voi korjata UV-vaurioita.
