Ενδονουκλεάση

Ενδονουκλεάσες είναι ένζυμα που διασπούν το DNA και το RNA χωρίς να διασπώνται εντελώς. Η ομάδα των ενδονουκλεασών περιλαμβάνει διαφορετικά ένζυμα, καθένα από τα οποία λειτουργεί με ένα υπόστρωμα και με συγκεκριμένο τρόπο δράσης.

Τι είναι η ενδονουκλεάση;

Οι ενδονουκλεάσες είναι διάφορα ένζυμα που δεν βρίσκονται μόνο στους ανθρώπους, αλλά βρίσκονται σε όλα τα ζωντανά πλάσματα. Ανήκουν στην υπερκείμενη ομάδα νουκλεασών. Οι ενδονουκλεάσες αποικοδομούν το DNA ή το RNA χωρίς να αποκόπτονται πλήρως.

Το DNA ή το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ είναι μια σύνθετη δομή μορίων σακχάρου (δεοξυριβόζη) και νουκλεϊκών οξέων. Για την επεξεργασία του DNA, οι ενδονουκλεάσες σπάζουν τον φωσφοδιεστερικό δεσμό μεταξύ των επιμέρους δομικών μονάδων. Ο φωσφοδιεστερικός δεσμός συγκρατεί το DNA και το RNA μαζί στη ραχοκοκαλιά. Τα νουκλεοτίδια DNA και RNA έχουν ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος. Βρίσκεται στη ζάχαρη, η βασική δομή του οποίου σχηματίζει δακτύλιο.

Αυτός ο δακτύλιος έχει πέντε άτομα άνθρακα. Μεταξύ άλλων, υπάρχει μια ομάδα ΟΗ στο άτομο άνθρακα C5, δηλαδή ένας συνδυασμός ενός ατόμου οξυγόνου και υδρογόνου. Το άτομο άνθρακα C5 και η ομάδα ΟΗ σχηματίζουν εστέρα φωσφορικού οξέος. Αυτό το υπόλειμμα φωσφορικού οξέος δέχεται έναν δεύτερο δεσμό εστέρα, ο οποίος αποτελείται από το άτομο άνθρακα C3 και τη σχετική ομάδα ΟΗ. Ο προκύπτον δεσμός είναι ένας δεσμός 3'-5'-φωσφοδιεστέρα.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Οι ενδονουκλεάσες συμβάλλουν στην επεξεργασία του DNA και του RNA. Τα νουκλεϊκά οξέα αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη και κυτοσίνη σχηματίζουν τον γενετικό κώδικα, ο οποίος όχι μόνο μεταδίδει πληροφορίες στην επόμενη γενιά όταν κληρονομείται, αλλά ελέγχει επίσης τον μεταβολισμό των κυττάρων.

Η αλληλουχία των διαφορετικών νουκλεϊκών οξέων στο DNA κωδικοποιεί τη σειρά με την οποία άλλα ένζυμα - τα λεγόμενα ριβοσώματα - αμινοξέα αλυσίδας μαζί. Όλες οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αυτές τις αλυσίδες. η αλληλουχία των αμινοξέων σε μια πρωτεΐνη εξαρτάται από την αλληλουχία των νουκλεϊκών οξέων στο DNA - η οποία με τη σειρά της καθορίζει το σχήμα και τη λειτουργικότητα της πρωτεΐνης.

Η βιολογία αναφέρεται στη μετάφραση του γενετικού κώδικα σε αλυσίδες αμινοξέων ως μετάφραση. Η μετάφραση πραγματοποιείται στα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος έξω από τον πυρήνα του κυττάρου - το DNA βρίσκεται μόνο μέσα στον πυρήνα του κυττάρου. Επομένως, το κελί πρέπει να δημιουργήσει ένα αντίγραφο του DNA. Το αντίγραφο δεν χρησιμοποιεί δεοξυριβόζη ως μόριο σακχάρου, αλλά ριβόζη. Επομένως είναι RNA. Η παραγωγή του RNA ονομάζεται επίσης μεταγραφή στη βιολογία και απαιτεί ενδονουκλεάσες.

Κατά τη μετάφραση, διάφορα ένζυμα πρέπει να επιμηκύνουν την αλυσίδα των νουκλεοτιδίων. Η μερική διάσπαση από ενδονουκλεάσες το καθιστά επίσης δυνατό. Οι ενδονουκλεάσες έχουν επίσης την ίδια λειτουργία στην αντιγραφή όταν απαιτείται αντίγραφο του DNA κατά την κυτταρική διαίρεση.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Όπως όλα τα ένζυμα, οι ενδονουκλεάσες είναι πρωτεΐνες που αποτελούνται από αλυσίδες αμινοξέων. Όλα τα αμινοξέα έχουν την ίδια βασική δομή: Αποτελούνται από ένα κεντρικό άτομο άνθρακα στο οποίο συνδέονται μια αμινομάδα, μια καρβοξυλική ομάδα, ένα μόνο άτομο υδρογόνου, ένα άτομο α-άνθρακα και μια υπολειμματική ομάδα. Το υπόλοιπο είναι χαρακτηριστικό κάθε αμινοξέος και καθορίζει σε ποιες αλληλεπιδράσεις μπορεί να πραγματοποιηθεί με άλλα αμινοξέα και άλλες ουσίες.

Η βιολογία περιγράφει επίσης τη μονοδιάστατη δομή των ενζύμων με τη μορφή της αλυσίδας αμινοξέων τους ως την κύρια δομή. Υπάρχουν πτυχές στην αλυσίδα. άλλα ένζυμα καταλύουν αυτήν τη διαδικασία. Η χωρική σειρά σταθεροποιείται από γέφυρες υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ των επιμέρους δομικών στοιχείων. Αυτή η δευτερεύουσα δομή μπορεί να εμφανιστεί τόσο ως α-έλικα όσο και ως β-φύλλο. Η δευτερεύουσα δομή της πρωτεΐνης συνεχίζει να αναδιπλώνεται και να παίρνει πιο περίπλοκα σχήματα. Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των διαφόρων υπολειμμάτων αμινοξέων παίζουν κρίσιμο ρόλο εδώ.

Με βάση τις βιοχημικές ιδιότητες των αντίστοιχων υπολειμμάτων, η τριτογενής δομή τελικά δημιουργείται. Μόνο σε αυτήν τη μορφή η πρωτεΐνη έχει τις τελικές της ιδιότητες, οι οποίες εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τη χωρική μορφή. Στην περίπτωση ενός ενζύμου, αυτό το σχήμα περιλαμβάνει το ενεργό κέντρο όπου λαμβάνει χώρα η πραγματική ενζυμική αντίδραση. Στην περίπτωση των ενδονουκλεασών, η δραστική θέση αντιδρά με DNA ή RNA ως υπόστρωμα.

Ασθένειες & Διαταραχές

Οι ενδονουκλεάσες παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιδιόρθωση του DNA καθώς σπάζουν τις αλυσίδες του. Η επισκευή είναι απαραίτητη εάν το DNA έχει υποστεί βλάβη από ακτινοβολία ή χημικές ουσίες, για παράδειγμα. Το υπεριώδες φως μπορεί ήδη να έχει αυτό το αποτέλεσμα.

Μια αυξημένη δόση ακτινοβολίας UV-B οδηγεί σε συσσώρευση διμερών θυμίνης στον κλώνο του DNA. Παραμορφώνουν το DNA και στη συνέχεια οδηγούν σε διαταραχές στο διπλασιασμό του DNA: Το ένζυμο που διαβάζει το DNA κατά τη διάρκεια της αντιγραφής δεν μπορεί να αποφύγει την παραμόρφωση που προκαλείται από διμερή θυμίνης και συνεπώς δεν μπορεί να συνεχίσει το έργο του.

Τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν στη διάθεσή τους διάφορους μηχανισμούς επιδιόρθωσης. Οι ενδονουκλεάσες χρησιμοποιούνται για την επισκευή εκτομής. Μια εξειδικευμένη ενδονουκλεάση είναι ικανή να αναγνωρίζει διμερή θυμίνης και άλλες βλάβες. Κόβει τον προσβεβλημένο κλώνο DNA δύο φορές, τόσο πριν όσο και μετά το ελάττωμα. Το dimer αφαιρείται, αλλά δημιουργεί ένα κενό στον κώδικα. Ένα άλλο ένζυμο, η πολυμεράση DNA, πρέπει στη συνέχεια να καλύψει το κενό. Συγκριτικά, χρησιμοποιεί τον συμπληρωματικό κλώνο DNA και προσθέτει τα αντίστοιχα ζεύγη βάσεων έως ότου γεμίσει το κενό και αποκατασταθεί ο χαλασμένος κλώνος DNA.

Αυτή η επισκευή δεν είναι ασυνήθιστη, αλλά εμφανίζεται πολλές φορές την ημέρα στο σώμα. Οι διαταραχές στη διαδικασία επιδιόρθωσης μπορεί να οδηγήσουν σε διάφορες διαταραχές, για παράδειγμα τη δερματική νόσο xeroderma pigmentosum. Με αυτήν την ασθένεια, οι πάσχοντες είναι υπερβολικά ευαίσθητοι στο φως του ήλιου, επειδή τα κύτταρα δεν μπορούν να αποκαταστήσουν την υπεριώδη βλάβη.