Endonukleāzes ir fermenti kas noārda DNS un RNS, tos pilnībā nesadalot. Endonukleāžu grupā ietilpst vairākas fermenti, no kuriem katrs ir specifisks substrātam un darbībai.
Kas ir endonukleāze?
Endonukleāzes ir dažādas fermenti kas nav raksturīgi tikai cilvēkiem, bet ir sastopami visās dzīvajās būtnēs. Tās pieder pie nukleāžu augstākās grupas. Endonukleāzes noārda DNS vai RNS, to pilnībā nesadalot. DNS vai dezoksiribonukleīnskābe ir Sarežģīta struktūra cukurs molekulas (dezoksiriboze) un nukleīnskābes. Lai apstrādātu DNS, endonukleāzes pārtrauc fosfodiesteru saiti starp atsevišķiem celtniecības blokiem. Fosfodiesteru saite kopā satur DNS un RNS pie mugurkaula. DNS un RNS nukleotīdiem ir a fosforskābe atliekas. Tas atrodas uz cukurs, kura mugurkauls veido gredzenu. Šim gredzenam ir pieci ogleklis atomi; cita starpā - OH grupa, ti, skābeklis un ūdeņradis atoms, atrodas pie ogleklis atoms C5. The ogleklis atoms C5 un OH grupa veido an esteris of fosforskābe. Šī fosforskābe atlikums iegūst sekundi esteris saite, kas sastāv no oglekļa atoma C3 un atbilstošās OH grupas. Iegūtā saite apzīmē 3′-5 ’fosfodiesteru saiti.
Funkcija, darbība un lomas
Endonukleāzes veicina DNS un RNS apstrādi. The nukleīnskābes adenīns, timīns, guanīns un citozīns veido ģenētisko kodu, kas mantojuma laikā ne tikai nodod informāciju nākamajai paaudzei, bet arī kontrolē šūnu metabolismu. Dažādu secība nukleīnskābes DNS kodos secība, kādā citi fermenti - pazīstami kā ribosomas - ķēde aminoskābes kopā. Viss proteīni sastāv no šīm ķēdēm; attiecīgi secība aminoskābes proteīnā ir atkarīgs no DNS nukleīnskābju secības - kas savukārt nosaka olbaltumvielu formu un funkcijas. Bioloģija attiecas uz ģenētiskā koda tulkošanu aminoskābju ķēdēs kā tulkošanu. Tulkošana notiek cilvēka ķermeņa šūnās ārpus šūnas kodola - bet DNS atrodas tikai šūnas kodola iekšpusē. Tādēļ šūnai ir jāizveido DNS kopija. The cukurs molekula, ko izmanto kopijā, nav dezoksiriboze, bet riboze. Tāpēc tā ir RNS. Bioloģijā RNS ražošanu sauc arī par transkripciju, un tai nepieciešamas endonukleāzes. Tulkošanas gaitā dažādiem enzīmiem jāpagarina nukleotīdu ķēde. Daļēja endonukleāžu šķelšanās to arī ļauj. Arī endonukleāzēm ir tāda pati funkcija replikācijā, kad šūnu dalīšanās procesā nepieciešama DNS kopija.
Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālie līmeņi
Endonukleāzes, tāpat kā visi fermenti, ir proteīni sastāv no ķēdēm aminoskābes. Visi amino skābes ir vienāda ar pamatstruktūru: tās sastāv no centrālā oglekļa atoma, pie kura ir aminogrupa, karboksilgrupa ūdeņradis ir piesaistīts atoms, a-oglekļa atoms un atlikumu grupa. Atlikums ir raksturīgs katrai aminoskābei un nosaka, kurš mijiedarbība tas var veidoties kopā ar citiem amino skābes un citas vielas. Fermentu viendimensiju struktūru aminoskābju ķēdes veidā bioloģijā sauc arī par primāro struktūru. Salocījumi notiek ķēdē; citi fermenti katalizē šo procesu. Telpisko kārtību stabilizē ūdeņradis saites, kas veidojas starp atsevišķiem celtniecības blokiem. Šī sekundārā struktūra var parādīties gan kā α-spirāle, gan kā β reizes. Olbaltumvielu sekundārā struktūra salocās tālāk un iegūst sarežģītākas formas. Lūk, mijiedarbība starp dažādām aminoskābju atliekām ir izšķiroša loma. Attiecīgo atlikumu bioķīmisko īpašību dēļ beidzot rodas terciārā struktūra. Tikai šajā formā olbaltumvielai ir savas galīgās īpašības, kas lielā mērā ir atkarīgas no tā telpiskās formas. Fermenta gadījumā šī forma ietver aktīvo vietu, kur notiek faktiskā fermenta reakcija. Endonukleāžu gadījumā aktīvā vieta reaģē ar DNS vai RNS kā substrātu.
Slimības un traucējumi
Endonukleāzēm ir svarīga loma DNS atjaunošanā, sadalot tās ķēdes. Remonts ir nepieciešams, ja DNS ir bojājis, piemēram, radiācija vai ķīmiskas vielas. Pat UV gaisma var izraisīt šo efektu. Palielināts deva UV-B starojuma rezultātā DNS virknē uzkrājas timīna dimēri. Viņi deformē DNS un pēc tam vadīt uz DNS dublēšanās traucējumiem: enzīms, kas replikācijas laikā nolasa DNS, nevar tikt pāri timīna dimēru izraisītajai deformācijai un tāpēc nevar turpināt darbu. Cilvēka šūnām ir dažādi labošanas mehānismi. Izgriešanas remonts ietver endonukleāžu izmantošanu. Specializēta endonukleāze spēj atpazīt timīna dimērus un citus bojājumus. Tas divreiz sagriež skarto DNS virkni gan pirms, gan pēc bojātās vietas. Lai gan tas noņem dimēru, tas rada plaisu kodā. Tad tukšums jāaizpilda citam fermentam, DNS polimerāzei. Salīdzinājumam tas izmanto papildu DNS virkni un pievieno atbilstošos bāzes pārus, līdz sprauga ir aizpildīta un bojātā DNS virkne tiek atjaunota. Šis remonts nav reta parādība, bet organismā tas notiek daudzas reizes dienā. Traucējumi remonta procesā var vadīt dažādiem traucējumiem, piemēram, āda slimība pigmenta kseroderma. Šajā slimībā skartie indivīdi ir pārāk jutīgi pret saules gaismu, jo šūnas nespēj novērst UV starojumu.
