Endonucleases là enzyme làm phân hủy DNA và RNA mà không phân cắt hoàn toàn chúng. Nhóm endonucleases bao gồm một số enzyme, mỗi trong số đó là chất nền và hành động cụ thể.
Endonuclease là gì?
Endonucleases rất đa dạng enzyme không phải là duy nhất cho con người nhưng 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. DNA hoặc axit deoxyribonucleic là một cấu trúc phức tạp của đường phân tử (deoxyribose) và axit nucleic. Để xử lý DNA, endonuclease phá vỡ liên kết phosphodiester giữa các khối xây dựng riêng lẻ. Liên kết phosphodiester giữ DNA và RNA lại với nhau ở xương sống. Các nucleotide của DNA và RNA có axit photphoric phần còn lại. Nó nằm trên đường, xương sống của nó tạo thành một chiếc nhẫn. Chiếc nhẫn này có năm carbon nguyên tử; trong số những người khác, một nhóm OH, tức là một hợp chất của một ôxy và khinh khí nguyên tử, được đặt tại carbon nguyên tử C5. Các carbon nguyên tử C5 và nhóm OH tạo thành ester of axit photphoric. Điều này axit photphoric dư lượng thu được một giây ester liên kết, bao gồm nguyên tử cacbon C3 và nhóm OH tương ứng. Liên kết tạo thành đại diện cho liên kết 3'-5 ′ phosphodiester.
Chức năng, hành động và vai trò
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 tiếp theo trong quá trình kế thừa mà còn kiểm soát sự trao đổi chất của tế bào. Trình tự của các axit nucleic trong DNA mã hóa thứ tự mà các enzym khác - được gọi là ribosome - chuỗi amino axit cùng với nhau. Tất cả protein được tạo thành từ những chuỗi này; theo đó, trình tự của amino axit trong một 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 là quá trình dịch mã. Quá trình dịch mã diễn ra trong các tế bào của cơ thể người bên ngoài nhân tế bào - nhưng DNA nằm hoàn toàn bên trong nhân tế bào. Do đó, tế bào phải tạo ra một bản sao của DNA. Các đường phân tử được sử dụng trong bản sao không phải là deoxyribose, nhưng riboza. Do đó, nó là một RNA. Trong sinh học, việc sản xuất RNA còn được gọi là phiên mã và cần có endonuclease. Trong quá trình dịch mã, các enzym khác nhau phải mở rộng chuỗi nucleotit. Sự phân cắt một phần bởi endonucleases cũng làm cho điều này có thể thực hiện được. Các endonucleases cũng có chức năng tương tự trong quá trình sao chép, khi một bản sao của DNA được yêu cầu như một phần của quá trình phân chia tế bào.
Sự hình thành, sự xuất hiện, thuộc tính và mức độ tối ưu
Endonuclease, giống như tất cả các enzym, protein bao gồm các chuỗi amino axit. Tất cả các amino axit có cấu trúc cơ bản giống nhau: chúng bao gồm một nguyên tử cacbon trung tâm mà một nhóm amin, một nhóm cacboxyl, một khinh khí nguyên tử, một nguyên tử cacbon α, và một nhóm dư được gắn vào. Phần dư là đặc trưng của mỗi axit amin và xác định tương tác nó có thể hình thành với amino khác axit và các chất khác. Cấu trúc một chiều của các enzym dưới dạng chuỗi axit amin của chúng còn được gọi là cấu trúc sơ cấp trong sinh học. Gấp xảy ra trong chuỗi; các enzym khác xúc tác quá trình này. Trật tự không gian được ổn định bởi khinh khí liên kết hình thành giữa các khối xây dựng riêng lẻ. Cấu trúc thứ cấp này có thể xuất hiện dưới dạng chuỗi xoắn α và nếp gấp β. Cấu trúc thứ cấp của protein gấp hơn nữa và có hình dạng phức tạp hơn. Đây, tương tác giữa các gốc axit amin khác nhau đóng vai trò quan trọng. Do đặc tính sinh hóa của các chất cặn tương ứng, cấu trúc bậc ba cuối cùng cũng xuất hiện. Chỉ ở dạng này, protein mới có các đặc tính cuối cùng, phụ thuộc phần lớn vào hình dạng không gian của nó. Trong trường hợp của enzym, hình dạng này bao gồm vị trí hoạt động, nơi diễn ra phản ứng enzym thực sự. Trong trường hợp endonuclease, vị trí hoạt động phản ứng với DNA hoặc RNA làm chất nền.
Bệnh tật và rối loạn
Endonucleases đóng một vai trò quan trọng trong việc sửa chữa DNA bằng cách phá vỡ các chuỗi của nó. Ví dụ, sửa chữa là cần thiết khi DNA đã bị hư hại bởi bức xạ hoặc các chất hóa học. Ngay cả ánh sáng tia cực tím cũng có thể có tác dụng này. Một tăng liều của bức xạ UV-B dẫn đến sự tích tụ của chất dimer thymine trong sợi DNA. Chúng làm biến dạng DNA và sau đó dẫn đối với sự gián đoạn trong quá trình nhân đôi của DNA: enzyme đọc ra DNA trong quá trình sao chép không thể vượt qua 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. Sửa chữa vết cắt liên quan đến việc sử dụng endonuclease. Một endonuclease chuyên biệt 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 vị trí bị lỗi. Mặc dù điều này loại bỏ dimer, nó tạo ra một khoảng trống trong mã. Một enzyme khác, DNA polymerase, sau đó phải lấp đầy khoảng trống. Để so sánh, nó dựa trên sợi DNA bổ sung và thêm các cặp base thích hợp cho đến khi lấp đầy khoảng trống và sợi DNA bị hư hỏng được phục hồi. Việc sửa chữa này không hiếm, nhưng xảy ra nhiều lần trong ngày trong cơ thể. Những xáo trộn trong quá trình sửa chữa có thể dẫn các rối loạn khác nhau, ví dụ như da bệnh khô da sắc tố. Trong bệnh này, những người bị ảnh hưởng quá nhạy cảm với ánh sáng mặt trời vì các tế bào không có khả năng sửa chữa các tổn thương do tia UV gây ra.
