Endonuclease

Endonucleases são enzimas que quebram o DNA e o RNA sem quebrá-los completamente. O grupo de endonucleases compreende diferentes enzimas, cada uma das quais atua em um substrato e de maneira específica para a ação.

O que é uma endonuclease?

Endonucleases são várias enzimas que não são encontradas apenas em humanos, mas também em todos os seres vivos. Eles pertencem ao grupo superior de nucleases. As endonucleases degradam DNA ou RNA sem clivá-los completamente.

O DNA ou ácido desoxirribonucléico é uma estrutura complexa de moléculas de açúcar (desoxirribose) e ácidos nucléicos. Para processar o DNA, as endonucleases quebram a ligação fosfodiéster entre os blocos de construção individuais. A ligação fosfodiéster mantém o DNA e o RNA juntos na estrutura. Os nucleotídeos de DNA e RNA possuem um resíduo de ácido fosfórico. Ele está localizado no açúcar, cuja estrutura básica forma um anel.

Este anel tem cinco átomos de carbono; Entre outras coisas, existe um grupo OH no átomo de carbono C5, ou seja, uma combinação de um átomo de oxigênio e um átomo de hidrogênio. O átomo de carbono C5 e o grupo OH formam um éster de ácido fosfórico. Este resíduo de ácido fosfórico recebe uma segunda ligação éster, que consiste no átomo de carbono C3 e no grupo OH associado. A ligação resultante é uma ligação 3'-5'-fosfodiéster.

Função, efeito e tarefas

As endonucleases contribuem para o processamento de DNA e RNA. Os ácidos nucléicos adenina, timina, guanina e citosina formam o código genético, que não apenas repassa informações para a próxima geração quando é herdada, mas também controla o metabolismo das células.

A seqüência dos diferentes ácidos nucléicos no DNA codifica a ordem em que outras enzimas - os chamados ribossomos - encadeiam os aminoácidos. Todas as proteínas consistem nessas cadeias; a sequência dos aminoácidos em uma proteína depende da sequência dos ácidos nucléicos no DNA - que por sua vez determina a forma e a funcionalidade da proteína.

Biologia se refere à tradução do código genético em cadeias de aminoácidos como tradução. A tradução ocorre nas células do corpo humano fora do núcleo da célula - o DNA está localizado apenas dentro do núcleo da célula. Portanto, a célula precisa fazer uma cópia do DNA. A cópia não usa desoxirribose como molécula de açúcar, mas ribose. Portanto, é um RNA. A produção de RNA também é chamada de transcrição em biologia e requer endonucleases.

Durante a tradução, várias enzimas precisam alongar a cadeia de nucleotídeos. A clivagem parcial por endonucleases também torna isso possível. As endonucleases também têm a mesma função na replicação quando uma cópia do DNA é necessária durante a divisão celular.

Educação, ocorrência, propriedades e valores ideais

Como todas as enzimas, as endonucleases são proteínas que consistem em cadeias de aminoácidos. Todos os aminoácidos têm a mesma estrutura básica: eles consistem em um átomo de carbono central ao qual um grupo amino, um grupo carboxila, um único átomo de hidrogênio, um átomo de carbono α e um grupo residual estão ligados. O resto é característico de cada aminoácido e determina quais interações ele pode entrar com outros aminoácidos e outras substâncias.

A biologia também descreve a estrutura unidimensional das enzimas na forma de sua cadeia de aminoácidos como a estrutura primária. Existem dobras na corrente; outras enzimas catalisam esse processo. A ordem espacial é estabilizada por pontes de hidrogênio que se formam entre os blocos de construção individuais. Esta estrutura secundária pode aparecer como uma hélice α e como uma folha β. A estrutura secundária da proteína continua a se dobrar e assumir formas mais complexas. As interações entre os vários resíduos de aminoácidos desempenham um papel crucial aqui.

Com base nas propriedades bioquímicas dos respectivos resíduos, a estrutura terciária é finalmente criada. Somente nessa forma a proteína tem suas propriedades finais, que dependem em grande parte da forma espacial. No caso de uma enzima, esta forma inclui o centro ativo onde a reação enzimática real ocorre. No caso das endonucleases, o sítio ativo reage com DNA ou RNA como substrato.

Doenças e distúrbios

As endonucleases desempenham um papel importante no reparo do DNA à medida que quebram suas cadeias. O reparo é necessário se o DNA foi danificado por radiação ou substâncias químicas, por exemplo. A luz ultravioleta já pode ter esse efeito.

Uma dose elevada de radiação UV-B resulta em um acúmulo de dímeros de timina na fita de DNA. Eles deformam o DNA e subsequentemente levam a distúrbios na duplicação do DNA: a enzima que lê o DNA durante a replicação não pode evitar a deformação causada pelos dímeros de timina e, portanto, não pode continuar seu trabalho.

As células humanas possuem vários mecanismos de reparo à sua disposição. As endonucleases são usadas para reparo de excisão. Uma endonuclease especializada é capaz de reconhecer dímeros de timina e outros danos. Ele corta a fita de DNA afetada duas vezes, antes e depois do defeito. O dímero é removido, mas cria uma lacuna no código. Outra enzima, a DNA polimerase, precisa preencher a lacuna. Como comparação, ela usa a fita de DNA complementar e adiciona os pares de bases correspondentes até que a lacuna seja preenchida e a fita de DNA danificada seja restaurada.

Esse reparo não é incomum, mas ocorre muitas vezes ao dia no corpo. Distúrbios no processo de reparo podem levar a vários distúrbios, por exemplo, a doença de pele xeroderma pigmentoso. Com esta doença, as pessoas afetadas são excessivamente sensíveis à luz solar porque as células não podem reparar os danos UV.