Endonuklease

Endonuklease adalah enzim yang memecah DNA dan RNA tanpa benar-benar memecahnya. Kelompok endonuklease terdiri dari enzim yang berbeda, yang masing-masing bekerja dalam substrat dan cara spesifik tindakan.

Apa itu endonuklease?

Endonuklease adalah berbagai enzim yang tidak hanya ditemukan pada manusia, tetapi ditemukan pada semua makhluk hidup. Mereka termasuk dalam kelompok nuklease superordinat. Endonuklease mendegradasi DNA atau RNA tanpa membelahnya sepenuhnya.

DNA atau asam deoksiribonukleat adalah struktur kompleks dari molekul gula (deoksiribosa) dan asam nukleat. Untuk memproses DNA, endonuklease memutuskan ikatan fosfodiester antara blok bangunan individu. Ikatan fosfodiester menyatukan DNA dan RNA di tulang punggung. Nukleotida DNA dan RNA memiliki residu asam fosfat. Itu terletak di atas gula, yang struktur dasarnya membentuk cincin.

Cincin ini memiliki lima atom karbon; Antara lain, terdapat gugus OH pada atom karbon C5, yaitu kombinasi antara atom oksigen dan hidrogen. Atom karbon C5 dan gugus OH membentuk ester asam fosfat. Residu asam fosfat ini menerima ikatan ester kedua, yang terdiri dari atom karbon C3 dan gugus OH terkait. Ikatan yang dihasilkan adalah ikatan 3'-5'-fosfodiester.

Fungsi, efek & tugas

Endonuklease berkontribusi pada pemrosesan DNA dan RNA. Asam nukleat adenin, timin, guanin, dan sitosin membentuk kode genetik, yang tidak hanya meneruskan informasi ke generasi berikutnya saat diturunkan, tetapi juga mengontrol metabolisme sel.

Urutan asam nukleat yang berbeda dalam DNA mengkode urutan enzim lain - yang disebut ribosom - menyatukan asam amino. Semua protein terdiri dari rantai ini; Urutan asam amino dalam protein bergantung pada urutan asam nukleat dalam DNA - yang selanjutnya menentukan bentuk dan fungsionalitas protein.

Biologi mengacu pada terjemahan kode genetik ke dalam rantai asam amino sebagai terjemahan. Terjemahan terjadi di dalam sel tubuh manusia di luar inti sel - DNA hanya terletak di dalam inti sel. Oleh karena itu, sel harus membuat salinan DNA. Salinan tidak menggunakan deoksiribosa sebagai molekul gula, tetapi ribosa. Oleh karena itu, ini adalah RNA. Produksi RNA juga disebut transkripsi dalam biologi dan membutuhkan endonuklease.

Selama penerjemahan, berbagai enzim harus memperpanjang rantai nukleotida. Pembelahan parsial oleh endonuklease juga memungkinkan hal ini. Endonuklease juga memiliki fungsi yang sama dalam replikasi ketika salinan DNA diperlukan selama pembelahan sel.

Pendidikan, kejadian, properti & nilai optimal

Seperti semua enzim, endonuklease adalah protein yang terdiri dari rantai asam amino. Semua asam amino memiliki struktur dasar yang sama: Mereka terdiri dari atom karbon pusat di mana gugus amino, gugus karboksil, atom hidrogen tunggal, atom karbon-α dan gugus residu terikat. Sisanya adalah karakteristik dari setiap asam amino dan menentukan interaksi mana yang dapat dimasuki dengan asam amino lain dan zat lain.

Biologi juga menjelaskan tentang struktur satu dimensi enzim berupa rantai asam amino sebagai struktur primer. Ada lipatan di dalam rantai; enzim lain mengkatalisasi proses ini. Tatanan spasial distabilkan oleh jembatan hidrogen yang terbentuk di antara blok bangunan individu. Struktur sekunder ini dapat muncul baik sebagai α-helix maupun sebagai β-sheet. Struktur sekunder protein terus melipat dan mengambil bentuk yang lebih kompleks. Interaksi antara berbagai residu asam amino memainkan peran penting di sini.

Berdasarkan sifat biokimia dari residu masing-masing, struktur tersier akhirnya dibuat. Hanya dalam bentuk ini protein memiliki sifat-sifat akhirnya, yang sangat bergantung pada bentuk spasial. Dalam kasus enzim, bentuk ini mencakup pusat aktif tempat reaksi enzim sebenarnya terjadi. Dalam kasus endonuklease, situs aktif bereaksi dengan DNA atau RNA sebagai substrat.

Penyakit & Gangguan

Endonuklease memainkan peran penting dalam memperbaiki DNA saat rantai tersebut putus. Perbaikan perlu dilakukan jika DNA telah rusak akibat radiasi atau zat kimia, misalnya. Sinar UV sudah dapat memberikan efek ini.

Peningkatan dosis radiasi UV-B menghasilkan akumulasi dimer timin dalam untai DNA. Mereka merusak DNA dan kemudian menyebabkan gangguan penggandaan DNA: Enzim yang membaca DNA selama replikasi tidak dapat menghindari deformasi yang disebabkan oleh dimer timin dan oleh karena itu tidak dapat melanjutkan pekerjaannya.

Sel manusia memiliki berbagai mekanisme perbaikan yang dapat mereka gunakan. Endonuklease digunakan untuk perbaikan eksisi. Endonuklease khusus mampu mengenali dimer timin dan kerusakan lainnya. Ini memotong untai DNA yang terkena dua kali, baik sebelum dan sesudah cacat. Dimer dihapus, tetapi ini menciptakan celah dalam kode. Enzim lain, DNA polimerase, kemudian harus mengisi celah tersebut. Sebagai perbandingan, dia menggunakan untai DNA pelengkap dan menambahkan pasangan basa yang sesuai sampai celah terisi dan untai DNA yang rusak pulih.

Perbaikan ini tidak jarang terjadi, tetapi terjadi berkali-kali dalam sehari di dalam tubuh. Gangguan dalam proses perbaikannya dapat menimbulkan berbagai kelainan, misalnya penyakit kulit xeroderma pigmentosum. Dengan penyakit ini, mereka yang terkena terlalu sensitif terhadap sinar matahari karena sel tidak dapat memperbaiki kerusakan akibat sinar UV.