Endonukleázy jsou enzymy které degradují DNA a RNA, aniž by je úplně štěpily. Skupina endonukleáz zahrnuje několik enzymy, z nichž každý je specifický pro daný substrát a akci.
Co je to endonukleáza?
Endonukleázy jsou různé enzymy které nejsou pro člověka jedinečné, ale nacházejí se ve všem živém. Patří do nadřazené skupiny nukleáz. Endonukleázy degradují DNA nebo RNA, aniž by je úplně štěpily. DNA nebo deoxyribonukleová kyselina je složitá struktura cukr molekuly (deoxyribóza) a nukleové kyseliny. Při zpracování DNA endonukleázy porušují fosfodiesterovou vazbu mezi jednotlivými stavebními kameny. Fosfodiesterová vazba drží DNA a RNA pohromadě na páteři. Nukleotidy DNA a RNA mají a kyselina fosforečná zbytek. Nachází se na cukr, jehož páteř tvoří prsten. Tento prsten má pět uhlík atomy; mimo jiné skupinu OH, tj. sloučeninu kyslík a vodík atom, se nachází na uhlík atom C5. The uhlík atom C5 a OH skupina tvoří estery of kyselina fosforečná, Tento kyselina fosforečná zbytek získá sekundu estery vazba, která se skládá z atomu uhlíku C3 a odpovídající skupiny OH. Výsledná vazba představuje 3'-5 'fosfodiesterovou vazbu.
Funkce, akce a role
Endonukleázy přispívají ke zpracování DNA a RNA. The nukleové kyseliny adenin, thymin, guanin a cytosin tvoří genetický kód, který nejen předává informace další generaci během dědičnosti, ale také řídí buněčný metabolismus. Pořadí různých nukleové kyseliny v DNA kóduje pořadí, ve kterém ostatní enzymy - známé jako ribozomy - řetěz aminokyseliny spolu. Všechno Proteinů jsou tvořeny těmito řetězy; podle toho posloupnost aminokyseliny v proteinu závisí na sekvenci nukleových kyselin v DNA - což zase určuje tvar a funkci proteinu. Biologie označuje translaci genetického kódu do aminokyselinových řetězců. Překlad probíhá v buňkách lidského těla mimo buněčné jádro - ale DNA se nachází výhradně uvnitř buněčného jádra. Buňka proto musí vytvořit kopii DNA. The cukr molekula použitá v kopii není deoxyribóza, ale želatina. Proto se jedná o RNA. V biologii se produkce RNA také nazývá transkripce a vyžaduje endonukleázy. V průběhu translace musí různé enzymy prodloužit řetězec nukleotidů. Toto umožňuje také částečné štěpení endonukleázami. Endonukleázy také mají stejnou funkci při replikaci, když je jako součást buněčného dělení vyžadována kopie DNA.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální úrovně
Endonukleázy, stejně jako všechny enzymy, jsou Proteinů složený z řetězců aminokyseliny. Všechny amino kyseliny mají stejnou základní strukturu: skládají se z centrálního atomu uhlíku, ke kterému je aminoskupina, karboxylová skupina, jediná vodík atom, a-uhlíkový atom a zbytková skupina jsou připojeny. Zbytek je charakteristický pro každou aminokyselinu a určuje kterou interakcí může se tvořit s jinými amino kyseliny a další látky. Jednorozměrná struktura enzymů ve formě jejich aminokyselinového řetězce se v biologii také nazývá primární struktura. K přehybům dochází uvnitř řetězu; další enzymy katalyzují tento proces. Prostorové pořadí je stabilizováno vodík vazby, které se tvoří mezi jednotlivými stavebními kameny. Tato sekundární struktura se může jevit jako α-šroubovice a β-násobek. Sekundární struktura proteinu se dále skládá a získává složitější tvary. Tady je interakcí mezi různými aminokyselinovými zbytky hrají klíčovou roli. Díky biochemickým vlastnostem příslušných zbytků se konečně objevuje terciární struktura. Pouze v této formě má protein své konečné vlastnosti, které do značné míry závisí na jeho prostorovém tvaru. V případě enzymu zahrnuje tento tvar aktivní místo, kde probíhá skutečná enzymová reakce. V případě endonukleáz reaguje aktivní místo s DNA nebo RNA jako substrátem.
Nemoci a poruchy
Endonukleázy hrají důležitou roli při opravě DNA rozkládáním jejích řetězců. Oprava je nutná, pokud byla DNA poškozena například zářením nebo chemickými látkami. Tento účinek může mít i UV světlo. Zvýšená dávka UV-B záření vede k akumulaci dimerů thyminu ve vlákně DNA. Deformují DNA a následně vést narušení duplikace DNA: enzym, který čte DNA během replikace, nemůže překonat deformaci způsobenou dimery thyminu, a proto nemůže pokračovat ve své práci. Lidské buňky mají různé opravné mechanismy. Oprava excize zahrnuje použití endonukleáz. Specializovaná endonukleáza je schopna rozpoznat dimery thyminu a další poškození. Řezá postižené vlákno DNA dvakrát, a to jak před, tak po defektním místě. Ačkoli to odstraní dimer, vytvoří mezeru v kódu. Mezeru pak musí vyplnit další enzym, DNA polymeráza. Pro srovnání čerpá z komplementárního řetězce DNA a přidává příslušné páry bází, dokud se mezera nevyplní a poškozený řetězec DNA se neobnoví. Tato oprava není vzácná, ale vyskytuje se v těle mnohokrát denně. Poruchy v procesu opravy mohou vést na různé poruchy, například kůže nemoc xeroderma pigmentosum. U tohoto onemocnění jsou postižení jedinci příliš citliví na sluneční světlo, protože buňky nejsou schopny napravit poškození UV zářením.
