Co je to deoxyribonukleáza?
Deoxyribonukleáza je enzym, který štěpí DNA a je také známý jako DNáza. Podílí se na opravě poškozené DNA a klinicky se používá k léčbě cystické fibrózy. Bakteriální deoxyribonukleázy byly nápomocné při zavádění technik genetického inženýrství.
Existují různé typy deoxyribonukleáz, ale všechny mají společné štěpení fosfátové vazby bází, které tvoří páteř DNA. Exodeoxyribonukleázy štěpí DNA z konce řetězce bází, které tvoří molekulu DNA a putují dovnitř. Působí na jednovláknovou DNA a jsou nespecifické. Endonukleázy štěpí DNA v řetězci. Některé jsou velmi specifické a vyžadují určité základní sekvence, aby jednaly, zatímco jiné nediskriminují a kdekoli se štěpí.
Lidé produkují dva různé typy deoxyribonukleázy, které jsou endonukleázy. Deoxyribonukleáza I a II se liší v produktech, které produkují, a pH, ve kterém jsou aktivní. Deoxyribonukleáza II se může účastnit programované buněčné smrti nebo cílené smrti buněk.
Primární funkce deoxyribonukleázy u vyšších organismů a hlavní funkce všech organismů je v opravě DNA. DNA může být poškozena řadou mechanismů a existuje opravná cesta, která zahrnuje vyříznutí poškozené DNA. Endonukleáza rozpoznává poškozenou DNA a štěpí ji na obou stranách, kde došlo k poškození. Exodeoxyribonukleáza odstraní poškozenou DNA a zanechává mezeru. Tato mezera je vyplněna DNA polymerázou nebo enzymem, který syntetizuje DNA.
Oprava DNA probíhá také při výrobě DNA. Pokud je detekována chyba, bude opravena DNA polymerázou, která má exodeoxyribonukleázovou aktivitu. Rozštěpí nesprávnou základnu, aby bylo možné vložit správnou základnu.
Lidská deoxyribonukleáza má klinické aplikace. Lidé trpící cystickou fibrózou mají v hlenu hromadí bílé krvinky plné DNA. Lidská rekombinantní deoxyribonukleáza I se těmto pacientům podává v aerosolové formě. Degraduje DNA a pomáhá vyčistit hlen z plic. Toto ošetření bylo ve Spojených státech schváleno v roce 1993.
Deoxyribonukleázy jsou velmi užitečné jako restrikční enzymy . Některé z endonukleáz se štěpí pouze na specifických sadách bází. Mohou být použity ke štěpení DNA, čímž se vytvoří fragmenty, které mohou být separovány gelovou elektroforézou za vzniku specifických vzorů. U lidí, pokud jsou použity oblasti DNA, které jsou velmi variabilní, může štěpení poskytnout vzory, které jsou jedinečné, jako jsou otisky prstů. Takové otisky prstů byly velmi užitečné pro testování otcovství a forenzní práci.
Bakteriální deoxyribonukleázy rozkládají DNA napadajících organismů, jako jsou viry. Mají tendenci zaměřovat se na velmi specifické cíle na DNA. Objev těchto restrikčních enzymů pomohl zahájit biotechnologickou revoluci. Specifičnost štěpení umožnila vědcům použít tyto enzymy v experimentech genetického inženýrství.