Endonukleaasid on ensüümide mis lagundavad DNA-d ja RNA-d ilma neid täielikult lõhustamata. Endonukleaaside rühma kuulub mitu ensüümide, millest igaüks on substraat- ja toimespetsiifiline.
Mis on endonukleaas?
Endonukleaasid on erinevad ensüümide mis pole inimestele omased, vaid neid leidub kõigis elusolendites. Nad kuuluvad nukleaaside kõrgemasse rühma. Endonukleaasid lagundavad DNA-d või RNA-d ilma seda täielikult lõhustamata. DNA või desoksüribonukleiinhape on keeruline struktuur suhkur molekulid (desoksüriboos) ja nukleiinhapped. DNA töötlemiseks lõhustavad endonukleaasid üksikute ehitusplokkide vahelise fosfodiestersideme. Fosfodiesterside hoiab DNA ja RNA selgrool koos. DNA ja RNA nukleotiididel on a fosforhappe jääk. See asub suhkur, mille selgroog moodustab rõnga. Sellel sõrmusel on viis süsinik aatomid; teiste hulgas OH-rühm, st hapnik ja vesinik aatom, asub aadressil süsinik aatom C5. The süsinik aatom C5 ja OH rühm moodustavad an ester of fosforhappe. see fosforhappe jääk saab sekundi ester side, mis koosneb süsinikuaatomist C3 ja vastavast OH-rühmast. Saadud side tähistab 3'-5'-fosfodiestersidet.
Funktsioon, tegevus ja rollid
Endonukleaasid aitavad kaasa DNA ja RNA töötlemisele. The nukleiinhapped adeniin, tümiin, guaniin ja tsütosiin moodustavad geneetilise koodi, mis mitte ainult ei edasta pärimise käigus teavet järgmisele põlvkonnale, vaid kontrollib ka rakkude ainevahetust. Erinevate järjestus nukleiinhapped DNA koodides järjestus, milles muud ensüümid - tuntud kui ribosoomid - kett aminohapped koos. Kõik valgud koosnevad neist ahelatest; vastavalt järjestus aminohapped valgus sõltub DNA nukleiinhapete järjestusest - see omakorda määrab valgu kuju ja funktsiooni. Bioloogia viitab geneetilise koodi tõlkimisele aminohappeahelatesse kui translatsioonile. Tõlkimine toimub inimkeha rakkudes väljaspool rakutuuma - kuid DNA paikneb eranditult rakutuuma sees. Seetõttu peab rakk tegema DNA-st koopia. The suhkur Koopias kasutatud molekul ei ole desoksüriboos, vaid riboos. Seetõttu on see RNA. Bioloogias nimetatakse RNA tootmist ka transkriptsiooniks ja see nõuab endonukleaase. Tõlke käigus peavad erinevad ensüümid pikendama nukleotiidide ahelat. Osaline lõhustamine endonukleaaside abil võimaldab seda ka. Endonukleaasidel on sama funktsioon replikatsioonis, kui rakkude jagunemise osana on vaja DNA koopiat.
Moodustumine, esinemine, omadused ja optimaalsed tasemed
Endonukleaasid, nagu kõik ensüümid, on valgud koosneb ketidest aminohapped. Kõik amino happed neil on sama põhistruktuur: need koosnevad tsentraalsest süsinikuaatomist, kuhu kuulub aminorühm, karboksüülrühm vesinik aatom, a-süsinikuaatom ja jääkrühm on seotud. Jääk on iseloomulik igale aminohappele ja määrab, milline interaktsioonid see võib moodustada koos teiste aminohapetega happed ja muud ained. Ensüümide ühemõõtmelist struktuuri nende aminohapete ahela kujul nimetatakse bioloogias ka primaarseks struktuuriks. Voldid tekivad ahela sees; muud ensüümid katalüüsivad seda protsessi. Ruumiline järjestus on stabiliseeritud vesinik sidemed, mis moodustuvad üksikute ehitusplokkide vahel. See sekundaarne struktuur võib ilmneda nii α-heeliksi kui ka β-voldina. Valgu sekundaarne struktuur voldib veelgi ja omandab keerulisema kuju. Siin, interaktsioonid erinevate aminohappejääkide vahel mängib otsustavat rolli. Vastavate jääkide biokeemiliste omaduste tõttu tekib lõpuks tertsiaarstruktuur. Ainult sellisel kujul on valgul lõplikud omadused, mis sõltuvad suurel määral selle ruumilisest kujust. Ensüümi puhul hõlmab see kuju aktiivset saiti, kus toimub tegelik ensüümi reaktsioon. Endonukleaaside korral reageerib aktiivne koht substraadina DNA või RNA-ga.
Haigused ja häired
Endonukleaasidel on oluline roll DNA parandamisel, lõhustades selle ahelad. Parandamine on vajalik, kui DNA-d on kahjustanud näiteks kiirgus või keemilised ained. Isegi UV-valgus võib seda mõju avaldada. Suurenenud annus UV-B kiirgus põhjustab tümiindimeeride akumuleerumist DNA ahelasse. Nad deformeerivad DNA-d ja järgnevalt viima häireteni DNA dubleerimisel: ensüüm, mis loeb DNA replikatsiooni ajal välja, ei pääse tümiindimeeride põhjustatud deformatsioonist üle ega saa seetõttu oma tööd jätkata. Inimrakkudel on erinevad parandusmehhanismid. Ekstsisiooniparandus hõlmab endonukleaaside kasutamist. Spetsialiseeritud endonukleaas on võimeline tuvastama tümiini dimeere ja muid kahjustusi. See lõikab kahjustatud DNA ahela kaks korda nii enne kui ka pärast defektset kohta. Kuigi see eemaldab dimeeri, tekitab see koodis tühimiku. Seejärel peab tühimiku täitma teine ensüüm, DNA polümeraas. Võrdluseks tugineb see komplementaarsele DNA ahelale ja lisab sobivad aluspaarid, kuni tühimik on täidetud ja kahjustatud DNA ahel taastatakse. See parandus pole haruldane, kuid toimub kehas mitu korda päevas. Häired remondiprotsessis võivad viima mitmesuguste häirete, näiteks nahk haigus pigmentne kseroderma. Selle haiguse korral on kahjustatud isikud päikesevalguse suhtes liiga tundlikud, kuna rakud ei suuda UV-kahjustusi parandada.
