Endonukleaser er enzymer som nedbryter DNA og RNA uten å spalte dem helt. Gruppen av endonukleaser inkluderer flere enzymer, som hver er substrat- og handlingsspesifikk.
Hva er en endonuklease?
Endonukleaser er forskjellige enzymer som ikke er unike for mennesker, men som finnes i alle levende ting. De tilhører den overordnede gruppen av nukleaser. Endonukleaser nedbryter DNA eller RNA uten å spalte det helt. DNA eller deoksyribonukleinsyre er en kompleks struktur av sukker molekyler (deoksyribose) og nukleinsyrer. For å behandle DNA, bryter endonukleaser fosfodiesterbindingen mellom de enkelte byggesteinene. Fosfodiesterbindingen holder DNA og RNA sammen i ryggraden. Nukleotidene til DNA og RNA har en fosforsyre rester. Det ligger på sukker, som ryggraden danner en ring. Denne ringen har fem karbon atomer; blant annet en OH-gruppe, dvs. en forbindelse av en oksygen og en hydrogen atom, ligger på karbon atom C5. De karbon atom C5 og OH-gruppen danner et ester of fosforsyre. Dette fosforsyre rester får et sekund ester binding, som består av karbonatomet C3 og den tilsvarende OH-gruppen. Den resulterende bindingen representerer en 3'-5 'fosfodiesterbinding.
Funksjon, handling og roller
Endonukleaser bidrar til prosessering av DNA og RNA. De nukleinsyrer adenin, tymin, guanin og cytosin danner den genetiske koden, som ikke bare overfører informasjon til neste generasjon under arv, men også styrer cellemetabolismen. Sekvensen til de forskjellige nukleinsyrer i DNA koder i hvilken rekkefølge andre enzymer - kjent som ribosomer - kjede aminosyrer sammen. Alle proteiner består av disse kjedene; følgelig, sekvensen av aminosyrer i et protein avhenger av sekvensen av nukleinsyrer i DNA - som igjen bestemmer formen og funksjonen til proteinet. Biologi refererer til oversettelse av den genetiske koden til aminosyrekjeder som oversettelse. Oversettelse finner sted i cellene i menneskekroppen utenfor cellekjernen - men DNAet ligger eksklusivt inne i cellekjernen. Derfor må cellen lage en kopi av DNA. De sukker molekylet som brukes i kopien, er ikke deoksyribose, men ribose. Derfor er det et RNA. I biologien kalles også produksjon av RNA transkripsjon og krever endonukleaser. I løpet av translasjonen må forskjellige enzymer utvide kjeden av nukleotider. Delvis spaltning av endonukleaser gjør dette også mulig. Endonukleaser har også den samme funksjonen i replikasjon, når en kopi av DNA kreves som en del av celledeling.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale nivåer
Endonukleaser, som alle enzymer, er proteiner sammensatt av kjeder av aminosyrer. Alt amino syrer har samme grunnleggende struktur: de består av et sentralt karbonatom som en aminogruppe, en karboksylgruppe, en enkelt til hydrogen atom, et α-karbonatom og en restgruppe er festet. Resten er karakteristisk for hver aminosyre og bestemmer hvilken interaksjoner det kan danne seg med annen amino syrer og andre stoffer. Den endimensjonale strukturen til enzymer i form av deres aminosyrekjede kalles også primær struktur i biologien. Brett forekommer i kjeden; andre enzymer katalyserer denne prosessen. Den romlige ordenen er stabilisert av hydrogen bindinger som dannes mellom de enkelte byggesteinene. Denne sekundære strukturen kan fremstå som både en α-helix og en β-fold. Den sekundære strukturen til proteinet brettes videre og får mer komplekse former. Her, den interaksjoner mellom de forskjellige aminosyrerester spiller den avgjørende rollen. På grunn av biokjemiske egenskaper til de respektive restene, dukker den tertiære strukturen endelig opp. Bare i denne formen har proteinet sine endelige egenskaper, som i stor grad avhenger av dets romlige form. I tilfelle av et enzym inkluderer denne formen det aktive stedet der selve enzymreaksjonen finner sted. I tilfelle endonukleaser reagerer det aktive stedet med DNA eller RNA som substrat.
Sykdommer og lidelser
Endonukleaser spiller en viktig rolle i reparasjonen av DNA ved å bryte ned kjedene. Reparasjon er nødvendig når for eksempel DNA har blitt skadet av stråling eller kjemiske stoffer. Selv UV-lys kan ha denne effekten. En økt dose av UV-B-stråling resulterer i akkumulering av tymindimerer i DNA-strengen. De deformerer DNA og deretter føre til forstyrrelser i duplisering av DNA: enzymet som leser opp DNA under replikasjon kan ikke komme forbi deformasjonen forårsaket av tymindimerer og kan derfor ikke fortsette arbeidet. Menneskelige celler har forskjellige reparasjonsmekanismer. Eksisjonsreparasjon innebærer bruk av endonukleaser. En spesialisert endonuklease er i stand til å gjenkjenne tymindimerer og annen skade. Den kutter den berørte DNA-strengen to ganger, både før og etter det defekte stedet. Selv om dette fjerner dimeren, skaper det et gap i koden. Et annet enzym, DNA-polymerase, må da fylle gapet. Til sammenligning trekker den på den komplementære DNA-strengen og legger til passende basepar til gapet er fylt og den skadede DNA-strengen er gjenopprettet. Denne reparasjonen er ikke sjelden, men forekommer mange ganger om dagen i kroppen. Forstyrrelser i reparasjonsprosessen kan føre til forskjellige lidelser, for eksempel hud sykdom xeroderma pigmentosum. I denne sykdommen er berørte individer altfor følsomme for sollys fordi cellene ikke klarer å reparere UV-skade.
