Kluczowa różnica – endonukleaza vs egzonukleaza
Zanim przyjrzymy się różnicy między endonukleazą a egzonukleazą, ważne jest, aby wiedzieć, czym dokładnie jest nukleaza. Nukleaza to enzym zdolny do rozcinania wiązań fosfodiestrowych między nukleotydami w kwasach nukleinowych. Endonukleaza i egzonukleaza to dwie klasyfikacje nukleaz. Kluczowa różnica między endonukleazą a egzonukleazą polega na tym, że endonukleazy przecinają wiązania między nukleotydami w cząsteczce kwasu nukleinowego, podczas gdy egzonukleazy rozcinają wiązanie między nukleotydami na końcu 3’ lub 5’ cząsteczki kwasu nukleinowego.
Co to jest nukleaza?
Nukleaza to enzym, który ma zdolność rozcinania wiązań fosfodiestrowych między nukleotydami w kwasach nukleinowych. Należy do grupy enzymów hydrolazowych, ponieważ hydrolizuje wiązania chemiczne między nukleotydami. Enzym ten jest niezbędny dla naturalnych mechanizmów naprawy DNA zachodzących w komórkach oraz w procesach biotechnologicznych, takich jak klonowanie genów, technologia rekombinacji DNA, RFLP, AFLP, sekwencjonowanie genów, terapia genowa, mapowanie genomu itp.
Istnieją dwa główne typy nukleaz: rybonukleaza i dezoksyrybonukleaza, które działają i rozrywają wiązania chemiczne odpowiednio między monomerami RNA i DNA. Zgodnie z miejscem działania nukleaz dzieli się je dalej na dwie grupy, a mianowicie endonukleazy i egzonukleazy. Endonukleazy rozpoznają specyficzne regiony sekwencji kwasów nukleinowych i rozszczepiają wiązania fosfodiestrowe pomiędzy nukleotydami, które znajdują się w środku kwasów nukleinowych. Egzonukleazy rozszczepiają wiązania fosfodiestrowe między nukleotydami, które znajdują się na końcach kwasów nukleinowych.
Rysunek 1: Aktywność nukleazy
Co to jest endonukleaza?
Endonukleaza to rodzaj nukleazy, która odcina kwasy nukleinowe od środka. Rozpoznaje określone sekwencje nukleotydowe kwasu nukleinowego i zrywa wiązania chemiczne między nukleotydami. Są one również znane jako endonukleazy restrykcyjne, ponieważ przeszukują specyficzne miejsca restrykcyjne i rozszczepiają wiązanie i wytwarzają fragmenty restrykcyjne. W bakteriach i archeonach zidentyfikowano ponad 100 endonukleaz restrykcyjnych, które są pozyskiwane do celów komercyjnych.
Endonukleazy restrykcyjne są szeroko stosowane w biotechnologii. Odgrywają istotną rolę w klonowaniu molekularnym. Większość z nich to enzymy dimeryczne złożone z dwóch podjednostek białkowych. Dwie podjednostki białkowe owijają dwuniciowy DNA i oddzielnie odcinają obie nici z obu stron. Istnieją setki typów endonukleaz restrykcyjnych z unikalnymi miejscami rozpoznawania w bakteriach. Ze względu na ich wysoką specyficzność w zakresie restrykcji rozszczepiają tylko określone sekwencje. Dlatego uważa się je za wysoce przydatne narzędzia molekularne w technologii rekombinacji DNA. Bez endonukleaz restrykcyjnych wytwarzanie rekombinowanej cząsteczki DNA nie jest możliwe. Tworzenie rekombinowanej cząsteczki DNA jest podstawowym etapem większości technologii biologii molekularnej.
Aby zrozumieć unikalne rozpoznawanie sekwencji przez endonukleazy restrykcyjne, poniższy przykład pomoże czytelnikom.
Bam HI to endonukleaza restrykcyjna, która przeszukuje następujące miejsca restrykcyjne w cząsteczce DNA (miejsce jest oznaczone czerwonymi literami).
Gdy Bam HI odetnie kwas nukleinowy z miejsca restrykcyjnego, tworzy następujące dwa fragmenty.
EcoRI to kolejna endonukleaza restrykcyjna, bardzo przydatna w technologii rekombinacji DNA, działająca w swoim specyficznym miejscu rozpoznawania restrykcyjnego i tnie DNA, jak pokazano na rycinie 2.
Rysunek 2: EcoRI
Co to jest egzonukleaza?
Egzonukleaza to enzym nukleaza, który rozcina wiązania chemiczne między nukleotydami na końcach 3’ lub 5’ łańcuchów kwasu nukleinowego. Rozbija pojedyncze nukleotydy na końcu łańcucha i wytwarza nukleozydy, przenosząc grupy fosforanowe do wody. Egzonukleazy znajdują się w archeonach, bakteriach i eukariotach. W E coli występuje 17 różnych egzonukleaz, w tym polimerazy DNA 1, 2 i 3. Kilka polimeraz DNA wykazuje aktywność korektorską egzonukleaz od 3’ do 5’.
Egzonukleazy są ważne w naprawie DNA, rekombinacji genetycznej, zapobieganiu występowaniu mutacji, stabilizacji genomu itp.
Rysunek 3: Działanie egzonukleazy RecBCD E Coli
Jaka jest różnica między endonukleazą a egzonukleazą?
Endonukleaza kontra egzonukleaza |
|
| Endonukleaza to rodzaj enzymów nukleazowych, które rozcinają wiązania między nukleotydami w cząsteczce kwasu nukleinowego. | Egzonukleaza to rodzaj enzymów nukleazowych, które rozcinają wiązanie między nukleotydami na końcach 3’ lub 5’ cząsteczki kwasu nukleinowego. |
| Produkty końcowe | |
| Endonukleazy wytwarzają fragmenty restrykcyjne oligonukleotydów | Egzonukleotydy produkują nukleozydy |
| Funkcja | |
| Rozrywają wiązania fosfodiestrowe i wytwarzają fragmenty restrykcyjne. Ale nie usuwają nukleotydów jeden po drugim. | Usuwają nukleotydy jeden po drugim z końców kwasów nukleinowych. |
| Przykłady | |
| Przykłady obejmują Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Przykłady obejmują egzonukleazę I, egzonukleazę III, RecBCD (egzonukleazę V), egzonukleazę RecJ, egzonukleazę VIII/RecE, egzonukleazę IX, egzonukleazę T, egzonukleazę X itd. |
Podsumowanie – Endonukleaza kontra egzonukleaza
Nukleazy są odpowiedzialne za zrywanie wiązań chemicznych fosfodiestrowych między nukleotydami kwasów nukleinowych. Nukleazy mogą działać w obrębie lub na końcach łańcucha kwasu nukleinowego. Zgodnie z miejscem działania, w organizmach występują dwa główne typy nukleaz. Są to endonukleaza i egzonukleaza. Endonukleazy odcinają nukleotydy od środka łańcucha, podczas gdy egzonukleazy odcinają nukleotydy od końców łańcucha kwasu nukleinowego. Endonukleazy są bardzo ważne w technologii rekombinacji DNA, ponieważ rozpoznają określone sekwencje zasad w łańcuchu kwasu nukleinowego i zrywają wiązania między nukleotydami.
