Endonukleázy sú enzýmy ktoré degradujú DNA a RNA bez ich úplného štiepenia. Skupina endonukleáz zahrnuje niekoľko enzýmy, z ktorých každý je špecifický pre daný substrát a akciu.
Čo je to endonukleáza?
Endonukleázy sú rôzne enzýmy ktoré nie sú jedinečné pre ľudí, ale nachádzajú sa vo všetkom živom. Patria do nadradenej skupiny nukleáz. Endonukleázy degradujú DNA alebo RNA bez úplného štiepenia. DNA alebo deoxyribonukleová kyselina je zložitá štruktúra cukor molekuly (deoxyribóza) a nukleové kyseliny. Na spracovanie DNA endonukleázy porušujú fosfodiesterovú väzbu medzi jednotlivými stavebnými blokmi. Fosfodiesterová väzba drží DNA a RNA spolu na chrbtovej kosti. Nukleotidy DNA a RNA majú a kyselina fosforečná zvyšky. Nachádza sa na cukor, ktorého chrbtica tvorí kruh. Tento prsteň má päť uhlík atómy; okrem iných skupina OH, tj. zlúčenina z kyslík a vodík atóm, sa nachádza na uhlík atóm C5. The uhlík atóm C5 a skupina OH tvoria ester of kyselina fosforečná. To kyselina fosforečná zvyšok získa sekundu ester väzba, ktorá pozostáva z atómu uhlíka C3 a zodpovedajúcej skupiny OH. Výsledná väzba predstavuje 3'-5 'fosfodiesterovú väzbu.
Funkcia, činnosť a roly
Endonukleázy prispievajú k spracovaniu DNA a RNA. The nukleové kyseliny adenín, tymín, guanín a cytozín tvoria genetický kód, ktorý nielen odovzdáva informácie ďalšej generácii počas dedičstva, ale riadi aj metabolizmus buniek. Postupnosť rôznych nukleové kyseliny v DNA kóduje poradie, v akom iné enzýmy - známe ako ribozómy - reťaz aminokyseliny spolu. Všetky proteíny sú tvorené týmito reťazcami; podľa toho postupnosť aminokyseliny v proteíne závisí od sekvencie nukleových kyselín v DNA - čo následne určuje tvar a funkciu proteínu. Biológia označuje transláciu genetického kódu do aminokyselinových reťazcov. Preklad sa uskutočňuje v bunkách ľudského tela mimo bunkového jadra - DNA sa však nachádza výlučne vo vnútri bunkového jadra. Preto musí bunka vytvoriť kópiu DNA. The cukor molekula použitá v kópii nie je deoxyribóza, ale ribóza. Preto je to RNA. V biológii sa produkcia RNA nazýva aj transkripcia a vyžaduje endonukleázy. V priebehu translácie musia rôzne enzýmy predĺžiť reťazec nukleotidov. Toto umožňuje aj čiastočné štiepenie endonukleázami. Rovnakú funkciu majú endonukleázy aj pri replikácii, keď sa ako súčasť bunkového delenia vyžaduje kópia DNA.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne úrovne
Endonukleázy, rovnako ako všetky enzýmy, sú proteíny zložený z reťazcov aminokyseliny. Všetky amino kyseliny majú rovnakú základnú štruktúru: pozostávajú z centrálneho atómu uhlíka, ku ktorému patrí aminoskupina, karboxylová skupina vodík atóm uhlíka, atóm a-uhlíka a zvyšková skupina sú pripojené. Zvyšok je charakteristický pre každú aminokyselinu a určuje, ktoré z nich interakcie môže sa vytvárať s inými amino kyseliny a ďalšie látky. Jednorozmerná štruktúra enzýmov vo forme ich aminokyselinových reťazcov sa v biológii nazýva aj primárna štruktúra. V reťazi sa vyskytujú záhyby; tento proces katalyzujú ďalšie enzýmy. Priestorové usporiadanie je stabilizované pomocou vodík väzby, ktoré sa tvoria medzi jednotlivými stavebnými blokmi. Táto sekundárna štruktúra sa môže javiť ako α-skrutkovica, tak ako β-násobok. Sekundárna štruktúra proteínu sa ďalej skladá a nadobúda zložitejšie tvary. Tu je interakcie medzi rôznymi aminokyselinovými zvyškami zohrávajú rozhodujúcu úlohu. Vďaka biochemickým vlastnostiam príslušných zvyškov nakoniec vzniká terciálna štruktúra. Iba v tejto forme má proteín svoje konečné vlastnosti, ktoré závisia vo veľkej miere od jeho priestorového tvaru. V prípade enzýmu tento tvar zahŕňa aktívne miesto, kde prebieha skutočná enzýmová reakcia. V prípade endonukleáz reaguje aktívne miesto s DNA alebo RNA ako substrátom.
Choroby a poruchy
Endonukleázy hrajú dôležitú úlohu pri oprave DNA rozkladom jej reťazcov. Oprava je nevyhnutná, ak bola DNA poškodená napríklad žiarením alebo chemickými látkami. Tento efekt môže mať aj UV svetlo. Zvýšená dávka Výsledkom UV-B žiarenia je akumulácia tymínových dimérov v reťazci DNA. Deformujú DNA a následne viesť k poruchám v duplikácii DNA: enzým, ktorý číta DNA počas replikácie, nemôže prekonať deformáciu spôsobenú dimérmi tymínu, a preto nemôže pokračovať vo svojej práci. Ľudské bunky majú rôzne opravné mechanizmy. Oprava pri excízii zahŕňa použitie endonukleáz. Špecializovaná endonukleáza je schopná rozpoznať diméry tymínu a iné poškodenia. Zasekáva postihnuté vlákno DNA dvakrát, a to pred aj za poškodeným miestom. Aj keď sa tým odstráni dimér, vytvorí sa v kóde medzera. Medzeru potom musí vyplniť ďalší enzým, DNA polymeráza. Pre porovnanie, čerpá z komplementárneho vlákna DNA a pridáva príslušné páry báz, kým sa medzera nevyplní a poškodený reťazec DNA sa neobnoví. Táto oprava nie je zriedkavá, ale v tele sa vyskytuje mnohokrát denne. Poruchy v procese opravy môžu viesť na rôzne poruchy, napríklad na koža choroba xeroderma pigmentosum. Pri tomto ochorení sú postihnutí jedinci nadmerne citliví na slnečné svetlo, pretože bunky nie sú schopné napraviť poškodenie UV žiarením.
