Endonucleasa

Endonucleasas son enzimas que descomponen el ADN y el ARN sin descomponerlos por completo. El grupo de endonucleasas comprende diferentes enzimas, cada una de las cuales trabaja de una manera específica de sustrato y acción.

¿Qué es una endonucleasa?

Las endonucleasas son varias enzimas que no solo se encuentran en los humanos, sino que se encuentran en todos los seres vivos. Pertenecen al grupo superior de nucleasas. Las endonucleasas degradan el ADN o el ARN sin escindirlos por completo.

El ADN o ácido desoxirribonucleico es una estructura compleja de moléculas de azúcar (desoxirribosa) y ácidos nucleicos. Para procesar el ADN, las endonucleasas rompen el enlace fosfodiéster entre los bloques de construcción individuales. El enlace fosfodiéster mantiene el ADN y el ARN juntos en la columna vertebral. Los nucleótidos de ADN y ARN tienen un residuo de ácido fosfórico. Se encuentra en el azúcar, cuya estructura básica forma un anillo.

Este anillo tiene cinco átomos de carbono; Entre otras cosas, hay un grupo OH en el átomo de carbono C5, es decir, una combinación de un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno. El átomo de carbono C5 y el grupo OH forman un éster de ácido fosfórico. Este residuo de ácido fosfórico recibe un segundo enlace éster, que consiste en el átomo de carbono C3 y el grupo OH asociado. El enlace resultante es un enlace 3'-5'-fosfodiéster.

Función, efecto y tareas

Las endonucleasas contribuyen al procesamiento de ADN y ARN. Los ácidos nucleicos adenina, timina, guanina y citosina forman el código genético, que no solo transmite información a la siguiente generación cuando se hereda, sino que también controla el metabolismo de las células.

La secuencia de los diferentes ácidos nucleicos del ADN codifica el orden en el que otras enzimas, los llamados ribosomas, encadenan los aminoácidos. Todas las proteínas constan de estas cadenas; la secuencia de los aminoácidos en una proteína depende de la secuencia de los ácidos nucleicos en el ADN, que a su vez determina la forma y funcionalidad de la proteína.

La biología se refiere a la traducción del código genético en cadenas de aminoácidos como traducción. La traducción tiene lugar en las células del cuerpo humano fuera del núcleo celular; el ADN solo se encuentra dentro del núcleo celular. Por tanto, la célula tiene que hacer una copia del ADN. La copia no usa desoxirribosa como molécula de azúcar, sino ribosa. Por tanto, es un ARN. La producción de ARN también se denomina transcripción en biología y requiere endonucleasas.

Durante la traducción, varias enzimas deben alargar la cadena de nucleótidos. La escisión parcial por endonucleasas también lo hace posible. Las endonucleasas también tienen la misma función en la replicación cuando se requiere una copia del ADN durante la división celular.

Educación, ocurrencia, propiedades y valores óptimos

Como todas las enzimas, las endonucleasas son proteínas que constan de cadenas de aminoácidos. Todos los aminoácidos tienen la misma estructura básica: consisten en un átomo de carbono central al que se unen un grupo amino, un grupo carboxilo, un solo átomo de hidrógeno, un átomo de carbono α y un grupo residual. El resto es característico de cada aminoácido y determina en qué interacciones puede entrar con otros aminoácidos y otras sustancias.

La biología también describe la estructura unidimensional de las enzimas en forma de su cadena de aminoácidos como estructura primaria. Hay pliegues dentro de la cadena; otras enzimas catalizan este proceso. El orden espacial se estabiliza mediante puentes de hidrógeno que se forman entre los bloques de construcción individuales. Esta estructura secundaria puede aparecer tanto como una hélice α como una hoja β. La estructura secundaria de la proteína continúa plegándose y tomando formas más complejas. Las interacciones entre los diversos residuos de aminoácidos juegan aquí un papel crucial.

En base a las propiedades bioquímicas de los residuos respectivos, finalmente se crea la estructura terciaria. Solo en esta forma la proteína tiene sus propiedades finales, que dependen en gran medida de la forma espacial. En el caso de una enzima, esta forma incluye el centro activo donde tiene lugar la reacción enzimática real. En el caso de las endonucleasas, el sitio activo reacciona con el ADN o el ARN como sustrato.

Enfermedades y trastornos

Las endonucleasas juegan un papel importante en la reparación del ADN a medida que rompen sus cadenas. La reparación es necesaria si el ADN ha sido dañado por radiación o sustancias químicas, por ejemplo. La luz ultravioleta ya puede tener este efecto.

Una dosis aumentada de radiación UV-B produce una acumulación de dímeros de timina en la cadena de ADN. Deforman el ADN y, posteriormente, provocan alteraciones en la duplicación del ADN: la enzima que lee el ADN durante la replicación no puede evitar la deformación causada por los dímeros de timina y, por lo tanto, no puede continuar su trabajo.

Las células humanas tienen varios mecanismos de reparación a su disposición. Las endonucleasas se utilizan para la reparación de la escisión. Una endonucleasa especializada es capaz de reconocer dímeros de timina y otros daños. Corta la hebra de ADN afectada dos veces, antes y después del defecto. El dímero se elimina, pero crea un espacio en el código. Otra enzima, la ADN polimerasa, tiene que llenar el vacío. Como comparación, usa la hebra de ADN complementaria y agrega los pares de bases correspondientes hasta que se llena el espacio y se restaura la hebra de ADN dañada.

Esta reparación no es infrecuente, pero ocurre muchas veces al día en el cuerpo. Las alteraciones en el proceso de reparación pueden provocar diversos trastornos, por ejemplo, la enfermedad de la piel xeroderma pigmentoso. Con esta enfermedad, los afectados son demasiado sensibles a la luz solar porque las células no pueden reparar el daño de los rayos UV.