Endonukleazė

Endonukleazės yra fermentai, kurie skaido DNR ir RNR, visiškai jų neskaidydami. Endonukleazių grupę sudaro skirtingi fermentai, kurių kiekvienas veikia substratą ir specifinį veiksmą.

Kas yra endonukleazė?

Endonukleazės yra įvairūs fermentai, kurie ne tik randami žmonėms, bet yra ir visuose gyvuose dalykuose. Jie priklauso vadovaujamai nukleazių grupei. Endonukleazės skaido DNR arba RNR, jų visiškai neskaldydamos.

DNR arba dezoksiribonukleorūgštis yra sudėtinga cukraus molekulių (dezoksiribozės) ir nukleorūgščių struktūra. Norėdami apdoroti DNR, endonukleazės nutraukia fosfodiesterinį ryšį tarp atskirų statybinių blokų. Fosfodiesterinis ryšys laiko DNR ir RNR kartu ant stuburo. DNR ir RNR nukleotidai turi fosforo rūgšties liekaną. Jis yra ant cukraus, kurio pagrindinė struktūra sudaro žiedą.

Šis žiedas turi penkis anglies atomus; Be kitų dalykų, ant anglies atomo C5 yra OH grupė, tai yra deguonies ir vandenilio atomo derinys. Anglies atomas C5 ir OH grupė sudaro fosforo rūgšties esterį. Ši fosforo rūgšties liekana gauna antrąją esterinę jungtį, kurią sudaro anglies atomas C3 ir susijusi OH grupė. Gauta jungtis yra 3'-5'-fosfodiesterinė jungtis.

Funkcija, poveikis ir užduotys

Endonukleazės prisideda prie DNR ir RNR apdorojimo. Nukleorūgštys adeninas, timinas, guaninas ir citozinas sudaro genetinį kodą, kuris ne tik perduoda informaciją kitai kartai, kai yra paveldimas, bet ir kontroliuoja ląstelių metabolizmą.

Įvairių nukleorūgščių seka DNR koduoja tvarką, kuria kiti fermentai - vadinamosios ribosomos - grandinės sudaro amino rūgštis. Visi baltymai susideda iš šių grandinių; baltymo aminorūgščių seka priklauso nuo nukleorūgščių sekos DNR - tai savo ruožtu lemia baltymo formą ir funkcionalumą.

Biologija reiškia genetinio kodo vertimą į amino rūgščių grandines kaip vertimą. Vertimas vyksta žmogaus kūno ląstelėse, esančiose už ląstelės branduolio ribų - DNR yra tik ląstelės branduolio viduje. Todėl ląstelė turi pasidaryti DNR kopiją. Kopijoje kaip cukraus molekulė naudojama ne deoksiribozė, o ribozė. Todėl tai yra RNR. RNR gamyba taip pat vadinama transkripcija biologijoje ir jai reikia endonukleazių.

Transliacijos metu įvairūs fermentai turi prailginti nukleotidų grandinę. Tai padaryti leidžia ir dalinis endonukleazių skilimas. Endonukleazės taip pat atlieka replikaciją, kai ląstelių dalijimosi metu reikalinga DNR kopija.

Išsilavinimas, atsiradimas, savybės ir optimalios vertės

Kaip ir visi fermentai, endonukleazės yra baltymai, susidedantys iš aminorūgščių grandinių. Visos aminorūgštys turi vienodą pagrindinę struktūrą: jas sudaro centrinis anglies atomas, prie kurio yra prijungta aminogrupė, karboksilo grupė, vienas vandenilio atomas, α-anglies atomas ir likusi grupė. Likusi dalis yra būdinga kiekvienai amino rūgščiai ir lemia, kokią sąveiką ji gali sudaryti su kitomis amino rūgštimis ir kitomis medžiagomis.

Biologija taip pat apibūdina vienmatę fermentų struktūrą kaip aminorūgščių grandinę kaip pirminę struktūrą. Grandinėje yra raukšlės; kiti fermentai katalizuoja šį procesą. Erdvinę tvarką stabilizuoja vandenilio tiltai, susidarantys tarp atskirų statybinių blokų. Ši antrinė struktūra gali pasirodyti ir kaip α-spiralė, ir kaip β-lapas. Baltymų antrinė struktūra ir toliau lankstosi ir įgauna sudėtingesnes formas. Čia lemiamą vaidmenį vaidina įvairių aminorūgščių liekanų sąveika.

Remiantis atitinkamų likučių biocheminėmis savybėmis, galiausiai sukuriama tretinė struktūra. Tik tokiu pavidalu baltymas turi savo galutines savybes, kurios labai priklauso nuo erdvinės formos. Fermento atveju ši forma apima aktyvųjį centrą, kuriame vyksta tikroji fermento reakcija. Endonukleazių atveju aktyvioji vieta reaguoja su DNR arba RNR kaip substratas.

Ligos ir sutrikimai

Endonukleazės vaidina svarbų vaidmenį atkuriant DNR, nes jos sulaužo jos grandines. Remontas yra būtinas, jei, pavyzdžiui, DNR buvo pažeista radiacijos ar cheminių medžiagų. UV šviesa jau gali turėti šį poveikį.

Didesnė UV-B spinduliuotės dozė sukelia timino dimerų kaupimąsi DNR grandinėje. Jie deformuoja DNR ir vėliau sukelia DNR dvigubinimo sutrikimus: Fermentas, kuris replikacijos metu skaito DNR, negali išvengti deformacijų, kurias sukelia timino dimerai, todėl negali tęsti savo darbo.

Žmogaus ląstelės turi įvairius taisymo mechanizmus. Endonukleazės naudojamos ekscizijos remontui. Specializuota endonukleazė sugeba atpažinti timino dimerus ir kitus pažeidimus. Jis du kartus nupjauna paveiktą DNR grandinę, prieš ir po defekto. Dimmeras pašalinamas, tačiau jis sukuria spragą kode. Kitas fermentas, DNR polimerazė, tada turi užpildyti spragą. Palyginimui ji naudoja papildomą DNR grandinę ir prideda atitinkamas bazių poras, kol tarpas užpildomas ir pažeista DNR grandinė atsistato.

Šis remontas nėra neįprastas, tačiau organizme vyksta daug kartų per dieną. Dėl taisymo proceso sutrikimų gali atsirasti įvairių sutrikimų, pavyzdžiui, odos liga xeroderma pigmentosum. Sergant šia liga, nukentėjusieji yra ypač jautrūs saulės spinduliams, nes ląstelės negali atitaisyti UV pažeidimų.