endonuklease

endonukleaser er enzymer som bryter ned DNA og RNA uten å bryte dem helt ned. Gruppen av endonukleaser omfatter forskjellige enzymer, som hver virker på et substrat og handlingsspesifikk måte.

Hva er en endonuklease?

Endonukleaser er forskjellige enzymer som ikke bare finnes hos mennesker, men som finnes i alle levende ting. De tilhører den superordinære gruppen av nukleaser. Endonukleaser bryter ned DNA eller RNA uten å spalte dem fullstendig.

DNA eller deoksyribonukleinsyre er en sammensatt struktur av sukkermolekyler (deoksyribose) og nukleinsyrer. For å behandle DNA, bryter endonukleasene fosfodiesterbindingen mellom de enkelte byggesteinene. Fosfodiesterbindingen holder DNA og RNA sammen på ryggraden. Nukleotidene til DNA og RNA har en fosforsyrerest. Det ligger på sukkeret, hvis grunnstruktur danner en ring.

Denne ringen har fem karbonatomer; Det er blant annet en OH-gruppe på karbonatomet C5, det vil si en kombinasjon av et oksygen og et hydrogenatom. Karbonatomet C5 og OH-gruppen danner en ester av fosforsyre. Denne fosforsyreresten får en andre esterbinding, som består av karbonatomet C3 og den tilhørende OH-gruppen. Den resulterende bindingen er en 3'-5'-fosfodiesterbinding.

Funksjon, effekt og oppgaver

Endonukleaser bidrar til prosessering av DNA og RNA. Nukleinsyrene adenin, timin, guanin og cytosin danner den genetiske koden, som ikke bare formidler informasjon til neste generasjon når den blir arvet, men også kontrollerer metabolismen til cellene.

Sekvensen av de forskjellige nukleinsyrene i DNA koder i hvilken rekkefølge andre enzymer - såkalte ribosomer - kjeder aminosyrer. Alle proteiner består av disse kjedene; sekvensen av aminosyrene i et protein avhenger av sekvensen til nukleinsyrene i DNA - som igjen bestemmer formen og funksjonaliteten til proteinet.

Biologi refererer til oversettelse av den genetiske koden til aminosyrekjeder som translasjon. Oversettelsen foregår i cellene i menneskekroppen utenfor cellekjernen - DNAet er bare plassert inne i cellekjernen. Derfor må cellen lage en kopi av DNA. Kopien bruker ikke deoxyribose som et sukkermolekyl, men ribose. Derfor er det et RNA. Produksjonen av RNA kalles også transkripsjon i biologi og krever endonukleaser.

Under translasjon må forskjellige enzymer forlenge kjeden av nukleotider. Den delvise spaltning av endonukleaser gjør dette også mulig. Endonukleaser har også den samme funksjonen i replikasjon når en kopi av DNAet er nødvendig under celledeling.

Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier

Som alle enzymer er endonukleaser proteiner som består av kjeder av aminosyrer. Alle aminosyrer har den samme basisstrukturen: De består av et sentralt karbonatom som en aminogruppe, en karboksylgruppe, et enkelt hydrogenatom, et α-karbonatom og en restgruppe er knyttet til. Resten er karakteristisk for hver aminosyre og bestemmer hvilke interaksjoner den kan inngå med andre aminosyrer og andre stoffer.

Biologi beskriver også endimensjonal struktur av enzymene i form av deres aminosyrkjede som den primære strukturen. Det er bretter i kjeden; andre enzymer katalyserer denne prosessen. Den romlige rekkefølgen er stabilisert av hydrogenbroer som dannes mellom de enkelte byggesteinene. Denne sekundære strukturen kan vises både som α-helix og β-ark. Proteinets sekundære struktur fortsetter å brette seg og får mer komplekse former. Interaksjonene mellom de forskjellige aminosyrerestene spiller en avgjørende rolle her.

Basert på de biokjemiske egenskapene til de respektive restene, opprettes den tertiære strukturen til slutt. Bare i denne formen har proteinet sine endelige egenskaper, som i stor grad avhenger av den romlige formen. Når det gjelder et enzym inkluderer denne formen det aktive senteret der den faktiske enzymreaksjonen finner sted. Når det gjelder endonukleaser, reagerer det aktive setet med DNA eller RNA som et substrat.

Sykdommer og lidelser

Endonukleaser spiller en viktig rolle i å reparere DNA når de bryter kjedene. Reparasjonen er nødvendig hvis DNA for eksempel er skadet av stråling eller kjemiske stoffer. UV-lys kan allerede ha denne effekten.

En økt dose UV-B-stråling resulterer i en akkumulering av tymindimerer i DNA-strengen. De deformerer DNA og fører deretter til forstyrrelser i doblingen av DNA: Enzymet som leser ut DNA under replikering kan ikke unngå deformasjoner forårsaket av timindimerer og kan derfor ikke fortsette arbeidet.

Menneskelige celler har forskjellige reparasjonsmekanismer til rådighet. Endonukleaser brukes til reparasjon av eksisjon. En spesialisert endonuklease er i stand til å gjenkjenne tymindimerer og andre skader. Den kutter den berørte DNA-strengen to ganger, både før og etter defekten. Dimeren fjernes, men det skaper et gap i koden. Et annet enzym, DNA-polymerase, må da fylle gapet. Til sammenligning bruker hun den komplementære DNA-strengen og legger til de tilsvarende basepar til gapet er fylt og den skadede DNA-strengen er gjenopprettet.

Denne reparasjonen er ikke uvanlig, men forekommer mange ganger om dagen i kroppen. Forstyrrelser i reparasjonsprosessen kan føre til forskjellige lidelser, for eksempel hudsykdommen xeroderma pigmentosum. Med denne sykdommen er de som rammes for følsomme for sollys fordi cellene ikke kan reparere UV-skader.