Endonuclease

Endonucleases là các enzym phá vỡ DNA và RNA mà không phá vỡ hoàn toàn chúng. Nhóm endonuclease bao gồm các enzym khác nhau, mỗi enzym hoạt động theo cơ chế và cách thức hoạt động cụ thể.

Endonuclease là gì?

Endonucleases là nhiều loại enzyme khác nhau không chỉ có ở người mà còn được tìm thấy trong tất cả các sinh vật. Chúng thuộc nhóm nucleaza siêu hợp kim. Endonuclease phân hủy DNA hoặc RNA mà không phân cắt hoàn toàn chúng.

DNA hay axit deoxyribonucleic là một cấu trúc phức tạp của các phân tử đường (deoxyribose) và axit nucleic. Để xử lý DNA, các endonucleases phá vỡ liên kết phosphodiester giữa các khối xây dựng riêng lẻ. Liên kết phosphodiester giữ DNA và RNA lại với nhau trên xương sống. Các nucleotide của DNA và RNA có dư lượng axit photphoric. Nó nằm trên đường, cấu trúc cơ bản của nó tạo thành một vòng.

Vòng này có năm nguyên tử cacbon; Trong số những thứ khác, có một nhóm OH trên nguyên tử cacbon C5, tức là sự kết hợp của một nguyên tử oxy và một nguyên tử hydro. Nguyên tử cacbon C5 và nhóm OH tạo thành este của axit photphoric. Dư lượng axit photphoric này nhận được liên kết este thứ hai, bao gồm nguyên tử cacbon C3 và nhóm OH liên kết. Liên kết tạo thành là liên kết 3'-5'-phosphodiester.

Chức năng, tác dụng và nhiệm vụ

Endonuclease đóng góp vào quá trình xử lý DNA và RNA. Các axit nucleic adenine, thymine, guanine và cytosine tạo thành mã di truyền, mã này không chỉ truyền thông tin cho thế hệ sau khi nó được di truyền mà còn kiểm soát sự trao đổi chất của tế bào.

Trình tự của các axit nucleic khác nhau trong DNA mã hóa thứ tự mà các enzym khác - cái gọi là ribosome - chuỗi các axit amin với nhau. Tất cả các protein bao gồm các chuỗi này; trình tự của các axit amin trong protein phụ thuộc vào trình tự của các axit nucleic trong DNA - từ đó quyết định hình dạng và chức năng của protein.

Sinh học đề cập đến việc dịch mã di truyền thành các chuỗi axit amin như quá trình dịch mã. Quá trình dịch mã diễn ra trong các tế bào của cơ thể người bên ngoài nhân tế bào - DNA chỉ nằm bên trong nhân tế bào. Do đó tế bào phải tạo ra một bản sao của DNA. Bản sao không sử dụng deoxyribose như một phân tử đường, mà là ribose. Do đó nó là một RNA. Quá trình sản xuất RNA còn được gọi là phiên mã trong sinh học và cần có endonuclease.

Trong quá trình dịch mã, các enzym khác nhau phải kéo dài chuỗi nucleotide. Sự phân cắt một phần bởi endonuclease cũng làm cho điều này có thể thực hiện được. Các endonucleases cũng có chức năng tương tự trong việc sao chép khi cần một bản sao DNA trong quá trình phân chia tế bào.

Giáo dục, sự xuất hiện, thuộc tính và giá trị tối ưu

Giống như tất cả các enzym, endonuclease là protein bao gồm các chuỗi axit amin. Tất cả các axit amin đều có cấu trúc cơ bản giống nhau: Chúng bao gồm một nguyên tử cacbon trung tâm mà một nhóm amin, một nhóm cacboxyl, một nguyên tử hydro, một nguyên tử cacbon α và một nhóm dư được gắn vào. Phần còn lại là đặc trưng của mỗi axit amin và xác định tương tác mà nó có thể tham gia với các axit amin khác và các chất khác.

Sinh học cũng mô tả cấu trúc một chiều của các enzym dưới dạng chuỗi axit amin của chúng như là cấu trúc chính. Có các nếp gấp trong chuỗi; các enzym khác xúc tác quá trình này. Trật tự không gian được ổn định bởi các cầu hydro hình thành giữa các khối xây dựng riêng lẻ. Cấu trúc thứ cấp này có thể xuất hiện cả ở dạng xoắn α và dạng tấm β. Cấu trúc thứ cấp của protein tiếp tục gấp lại và có hình dạng phức tạp hơn. Sự tương tác giữa các gốc axit amin khác nhau đóng một vai trò quan trọng ở đây.

Dựa trên các đặc tính sinh hóa của các chất cặn tương ứng, cấu trúc bậc ba cuối cùng được tạo ra. Chỉ ở dạng này, protein mới có các đặc tính cuối cùng, mà phần lớn phụ thuộc vào dạng không gian. Trong trường hợp của một loại enzyme, hình dạng này bao gồm trung tâm hoạt động nơi diễn ra phản ứng enzyme thực sự. Trong trường hợp endonuclease, vị trí hoạt động phản ứng với DNA hoặc RNA như một chất nền.

Bệnh & Rối loạn

Endonuclease đóng một vai trò quan trọng trong việc sửa chữa DNA khi chúng phá vỡ chuỗi của nó. Ví dụ, việc sửa chữa là cần thiết nếu DNA đã bị hư hỏng bởi bức xạ hoặc các chất hóa học. Đèn UV đã có thể có hiệu ứng này.

Việc tăng liều bức xạ UV-B dẫn đến sự tích tụ các chất dimer thymine trong sợi DNA. Chúng làm biến dạng DNA và sau đó dẫn đến rối loạn trong quá trình nhân đôi của DNA: Enzyme đọc ra DNA trong quá trình sao chép không thể tránh được sự biến dạng do dimer thymine gây ra và do đó không thể tiếp tục công việc của nó.

Tế bào của con người có nhiều cơ chế sửa chữa khác nhau theo ý của chúng. Endonuclease được sử dụng để sửa chữa vết cắt. Một endonuclease chuyên dụng có thể nhận ra chất dimer thymine và các hư hỏng khác. Nó cắt sợi DNA bị ảnh hưởng hai lần, cả trước và sau khi bị lỗi. Dimer được loại bỏ, nhưng nó tạo ra một khoảng trống trong mã. Một enzyme khác, DNA polymerase, sau đó phải lấp đầy khoảng trống. Để so sánh, cô ấy sử dụng sợi DNA bổ sung và thêm các cặp base tương ứng cho đến khi lấp đầy khoảng trống và sợi DNA bị hư hỏng được phục hồi.

Việc sửa chữa này không phải là hiếm, nhưng xảy ra nhiều lần trong ngày trong cơ thể. Những xáo trộn trong quá trình sửa chữa có thể dẫn đến các rối loạn khác nhau, ví dụ như bệnh da bì sắc tố. Với căn bệnh này, những người bị ảnh hưởng quá nhạy cảm với ánh sáng mặt trời vì các tế bào không thể sửa chữa tổn thương do tia UV gây ra.