Endonukleaze so encimi ki razgrajujejo DNA in RNA, ne da bi jih popolnoma cepili. Skupina endonukleaz vključuje več encimi, od katerih je vsak odvisen od podlage in delovanja.
Kaj je endonukleaza?
Endonukleaze so različne encimi ki niso edinstveni za ljudi, vendar jih najdemo v vseh živih bitjih. Spadajo v nadrejeno skupino nukleaz. Endonukleaze razgrajujejo DNA ali RNA, ne da bi jih popolnoma razcepile. DNK oz deoksiribonukleinska kislina je zapletena struktura sladkorja molekule (deoksiriboza) in nukleinska kislina. Za obdelavo DNA endonukleaze pretrgajo fosfodiestersko vez med posameznimi gradniki. Fosfodiesterska vez drži DNA in RNA skupaj na hrbtenici. Nukleotidi DNA in RNA imajo a fosforna kislina ostanek. Nahaja se na sladkorja, katerega hrbtenica tvori obroč. Ta prstan ima pet ogljika atomi; med drugim skupina OH, tj. spojina skupine kisik in vodik atom, se nahaja na ogljika atom C5. The ogljika atom C5 in skupina OH tvorita an estra of fosforna kislina. To fosforna kislina ostanek dobi drugo estra vez, ki jo sestavljata ogljikov atom C3 in ustrezna skupina OH. Nastala vez predstavlja 3′-5 ′ fosfodiestersko vez.
Funkcija, delovanje in vloge
Endonukleaze prispevajo k procesiranju DNA in RNA. The nukleinska kislina adenin, timin, gvanin in citozin tvorijo genetsko kodo, ki med dedovanjem ne samo posreduje informacije naslednji generaciji, temveč tudi nadzoruje celični metabolizem. Zaporedje različnih nukleinska kislina v DNK kodira vrstni red, v katerem drugi encimi - znani kot ribosomi - veriga aminokisline skupaj. Vse beljakovin so sestavljene iz teh verig; v skladu s tem zaporedje aminokisline v beljakovini je odvisno od zaporedja nukleinskih kislin v DNK - kar pa določa obliko in delovanje beljakovin. Biologija se kot prevod nanaša na prevod genetske kode v aminokislinske verige. Prevajanje poteka v celicah človeškega telesa zunaj celičnega jedra - vendar se DNK nahaja izključno znotraj celičnega jedra. Zato mora celica narediti kopijo DNK. The sladkorja molekula, uporabljena v kopiji, ni deoksiriboza, ampak riboza. Zato gre za RNA. V biologiji se tvorba RNA imenuje tudi transkripcija in zahteva endonukleaze. Med prevajanjem morajo različni encimi razširiti verigo nukleotidov. Delno cepitev z endonukleazami to tudi omogoča. Endonukleaze imajo enako funkcijo tudi pri razmnoževanju, kadar je za delitev celic potrebna kopija DNA.
Oblikovanje, pojavnost, lastnosti in optimalne ravni
Endonukleaze, tako kot vsi encimi, so beljakovin sestavljen iz verig aminokisline. Vse amino kisline imajo enako osnovno strukturo: sestojijo iz osrednjega atoma ogljika, kateremu je amino skupina, karboksilna skupina, en sam vodik atom, atom α-ogljika in skupina ostankov. Ostanek je značilen za vsako aminokislino in določa katero interakcije lahko se tvori z drugimi amino kisline in druge snovi. Enodimenzionalna struktura encimov v obliki njihove aminokislinske verige se v biologiji imenuje tudi primarna struktura. Zgibi se pojavijo znotraj verige; drugi encimi katalizirajo ta proces. Prostorski red je stabiliziran z vodik vezi, ki se tvorijo med posameznimi gradniki. Ta sekundarna struktura se lahko pojavi kot α-vijačnica in kot β-krat. Sekundarna struktura beljakovin se še bolj upogne in dobi bolj zapletene oblike. Tukaj interakcije med različnimi aminokislinskimi ostanki igrajo ključno vlogo. Zaradi biokemijskih lastnosti zadevnih ostankov se končno pojavi terciarna struktura. Le v tej obliki ima beljakovina svoje končne lastnosti, ki so v veliki meri odvisne od njene prostorske oblike. V primeru encima ta oblika vključuje aktivno mesto, kjer poteka dejanska encimska reakcija. V primeru endonukleaz aktivno mesto reagira z DNA ali RNA kot substratom.
Bolezni in motnje
Endonukleaze igrajo pomembno vlogo pri popravilu DNK tako, da porušijo njene verige. Popravilo je potrebno, če je DNK na primer poškodovana zaradi sevanja ali kemičnih snovi. Ta učinek ima lahko celo UV svetloba. Povečana Odmerek sevanja UV-B povzroči kopičenje timinskih dimerjev v verigi DNA. Deformirajo DNK in nato vodi do motenj pri podvajanju DNK: encim, ki med replikacijo odčita DNK, ne more mimo deformacije, ki jo povzročijo timinski dimeri, zato ne more nadaljevati svojega dela. Človeške celice imajo različne mehanizme popravljanja. Popravilo ekscizije vključuje uporabo endonukleaz. Specializirana endonukleaza lahko prepozna timinske dimere in druge poškodbe. Dvakrat prereže prizadeto verigo DNA, tako pred kot po okvarjenem mestu. Čeprav to odstrani dimer, ustvari vrzel v kodi. Nato mora vrzel zapolniti še en encim, DNA polimeraza. Za primerjavo se opira na komplementarno verigo DNA in doda ustrezne bazne pare, dokler se vrzel ne zapolni in poškodovana veriga DNA ne obnovi. To popravilo ni redko, se pa zgodi večkrat na dan v telesu. Motnje v postopku popravila lahko vodi za različne motnje, na primer koža Bolezen pigmentna kseroderma. Pri tej bolezni so prizadeti posamezniki preveč občutljivi na sončno svetlobo, ker celice ne morejo popraviti UV-poškodb.
