endonukleaset

endonukleaser är enzymer som bryter ned DNA och RNA utan att helt bryta ner dem. Gruppen av endonukleaser innefattar olika enzymer, som var och en fungerar på ett substrat och verkningsspecifikt sätt.

Vad är en endonukleas?

Endonukleaser är olika enzymer som inte bara finns hos människor utan också finns i alla levande saker. De tillhör den överordnade gruppen av nukleaser. Endonukleaser bryter ned DNA eller RNA utan att helt klyva dem.

DNA eller deoxyribonukleinsyra är en komplex struktur av sockermolekyler (deoxiribos) och nukleinsyror. För att bearbeta DNA: et bryter endonukleaserna fosfodiesterbindningen mellan de enskilda byggstenarna. Fosfodiesterbindningen håller DNA och RNA tillsammans i ryggraden. Nukleotiderna av DNA och RNA har en fosforsyrarest. Det är beläget på sockret, vars grundstruktur utgör en ring.

Denna ring har fem kolatomer; Det finns bland annat en OH-grupp på kolatomen C5, det vill säga en kombination av en syre och en väteatom. Kolatomen C5 och OH-gruppen bildar en ester av fosforsyra. Denna fosforsyrarest får en andra esterbindning, som består av kolatomen C3 och den tillhörande OH-gruppen. Den resulterande bindningen är en 3'-5'-fosfodiesterbindning.

Funktion, effekt och uppgifter

Endonukleaser bidrar till behandlingen av DNA och RNA. Nukleinsyrorna adenin, tymin, guanin och cytosin bildar den genetiska koden, som inte bara vidarebefordrar information till nästa generation när den ärvs, utan också styr cellernas metabolism.

Sekvensen för de olika nukleinsyrorna i DNA kodar i vilken ordning andra enzymer - så kallade ribosomer - kedjar aminosyror. Alla proteiner består av dessa kedjor; sekvensen av aminosyrorna i ett protein beror på sekvensen för nukleinsyrorna i DNA - vilket i sin tur bestämmer proteinets form och funktionalitet.

Biologi hänvisar till översättningen av den genetiska koden till aminosyrakedjor som translation. Översättningen äger rum i cellerna i människokroppen utanför cellkärnan - DNA: n ligger bara inuti cellkärnan. Därför måste cellen göra en kopia av DNA: t. Kopian använder inte deoxiribos som en sockermolekyl, utan ribos. Därför är det ett RNA. Produktionen av RNA kallas också transkription i biologi och kräver endonukleaser.

Under translation måste olika enzymer förlänga nukleotidkedjan. Den partiella klyvningen genom endonukleaser gör detta också möjligt. Endonukleaser har också samma funktion vid replikering när en kopia av DNA krävs under celldelning.

Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden

Som alla enzymer är endonukleaser proteiner som består av kedjor av aminosyror. Alla aminosyror har samma basstruktur: De består av en central kolatom till vilken en aminogrupp, en karboxylgrupp, en enda väteatom, en a-kolatom och en restgrupp är bundna. Resten är karakteristisk för varje aminosyra och bestämmer vilka interaktioner den kan gå in i med andra aminosyror och andra ämnen.

Biologi beskriver också endimensionell struktur för enzymerna i form av deras aminosyrakedja som den primära strukturen. Det finns veck i kedjan; andra enzymer katalyserar denna process. Den rumsliga ordningen stabiliseras av vätebryggor som bildas mellan de enskilda byggstenarna. Denna sekundära struktur kan visas både som en a-spiral och som ett p-ark. Proteinets sekundära struktur fortsätter att vika och antas mer komplexa former. Interaktioner mellan de olika aminosyraresterna spelar en avgörande roll här.

Baserat på de biokemiska egenskaperna hos respektive rester skapas slutligen den tertiära strukturen. Endast i denna form har proteinet sina slutliga egenskaper, som till stor del beror på den rumsliga formen. När det gäller ett enzym inkluderar denna form det aktiva centrum där den faktiska enzymreaktionen äger rum. I fallet med endonukleaser reagerar det aktiva stället med DNA eller RNA som ett substrat.

Sjukdomar och störningar

Endonukleaser spelar en viktig roll i att reparera DNA när de bryter dess kedjor. Reparationen är nödvändig om DNA till exempel har skadats av strålning eller kemiska ämnen. UV-ljus kan redan ha denna effekt.

En ökad dos UV-B-strålning resulterar i en ansamling av tymindimerer i DNA-strängen. De deformerar DNA och leder därefter till störningar i fördubblingen av DNA: enzymet som läser upp DNA under replikering kan inte undvika deformation orsakad av tymindimerer och kan därför inte fortsätta arbetet.

Mänskliga celler har olika reparationsmekanismer till sitt förfogande. Endonukleaser används för excisionsreparation. Ett specialiserat endonukleas kan känna igen tymindimerer och andra skador. Den skär den drabbade DNA-strängen två gånger, både före och efter defekten. Dimeren tas bort, men det skapar ett gap i koden. Ett annat enzym, DNA-polymeras, måste sedan fylla mellanrummet. Som jämförelse använder hon den komplementära DNA-strängen och lägger till motsvarande baspar tills gapet fylls och den skadade DNA-strängen återställs.

Denna reparation är inte ovanlig, men sker många gånger om dagen i kroppen. Störningar i reparationsprocessen kan leda till olika störningar, till exempel hudsjukdomen xeroderma pigmentosum. Med denna sjukdom är de drabbade alltför känsliga för solljus eftersom cellerna inte kan reparera UV-skador.