Kľúčový rozdiel – endonukleáza vs exonukleáza
Skôr ako sa pozrieme na rozdiel medzi endonukleázou a exonukleázou, je dôležité vedieť, čo presne nukleáza je. Nukleáza je enzým schopný štiepiť fosfodiesterové väzby medzi nukleotidmi v nukleových kyselinách. Endonukleáza a exonukleáza sú dve klasifikácie nukleáz. Kľúčový rozdiel medzi endonukleázou a exonukleázou je v tom, že endonukleázy štiepia väzby medzi nukleotidmi v molekule nukleovej kyseliny, zatiaľ čo exonukleázy štiepia väzbu medzi nukleotidmi na 3' alebo 5' koncoch molekuly nukleovej kyseliny.
Čo je nukleáza?
Nukleáza je enzým, ktorý má schopnosť štiepiť fosfodiesterové väzby medzi nukleotidmi v nukleových kyselinách. Patrí do skupiny enzýmov hydroláz, pretože hydrolyzuje chemické väzby medzi nukleotidmi. Tento enzým je nevyhnutný pre prirodzené mechanizmy opravy DNA vyskytujúce sa v bunkách a v biotechnologických procesoch, ako je klonovanie génov, technológia rekombinantnej DNA, RFLP, AFLP, génové sekvenovanie, génová terapia, mapovanie genómu atď.
Existujú dva hlavné typy nukleáz: ribonukleáza a deoxyribonukleáza, ktoré pôsobia a rušia chemické väzby medzi monomérmi RNA a DNA. Podľa miesta účinku sa nukleázy ďalej kategorizujú do dvoch skupín a to endonukleázy a exonukleázy. Endonukleázy rozpoznávajú špecifické sekvenčné oblasti nukleových kyselín a štiepia fosfodiesterové väzby medzi nukleotidmi, ktoré sú umiestnené v strede nukleových kyselín. Exonukleázy štiepia fosfodiesterové väzby medzi nukleotidmi, ktoré sa nachádzajú na koncoch nukleových kyselín.
Obrázok 1: Aktivita nukleázy
Čo je endonukleáza?
Endonukleáza je typ nukleázy, ktorá štiepi nukleové kyseliny od stredu. Rozpoznáva špecifické nukleotidové sekvencie nukleovej kyseliny a ruší chemické väzby medzi nukleotidmi. Sú tiež známe ako reštrikčné endonukleázy, pretože vyhľadávajú špecifické reštrikčné miesta a štiepia väzbu a vytvárajú reštrikčné fragmenty. V baktériách a archaeách je identifikovaných viac ako 100 reštrikčných endonukleáz, ktoré sa získavajú na komerčné účely.
Reštrikčné endonukleázy sa vo veľkej miere využívajú v biotechnológiách. Hrajú dôležitú úlohu pri molekulárnom klonovaní. Väčšina z nich sú dimérne enzýmy zložené z dvoch proteínových podjednotiek. Dve proteínové podjednotky obalia dvojvláknovú DNA a oddelene štiepia obe vlákna z oboch strán. Existujú stovky typov reštrikčných endonukleáz s jedinečnými rozpoznávacími miestami v baktériách. Vzhľadom na ich vysokú špecificitu pri reštrikcii štiepia iba v špecifických sekvenciách. Preto sa považujú za vysoko užitočné molekulárne nástroje v technológii rekombinantnej DNA. Bez reštrikčných endonukleáz nie je možná produkcia rekombinantnej molekuly DNA. Vytvorenie rekombinantnej molekuly DNA je základným krokom väčšiny molekulárnych biologických technológií.
Pre pochopenie jedinečného rozpoznávania sekvencie reštrikčnými endonukleázami pomôže čitateľom nasledujúci príklad.
Bam HI je reštrikčná endonukleáza, ktorá vyhľadáva nasledujúce reštrikčné miesto v molekule DNA (miesto je zobrazené červenými písmenami).
Akonáhle Bam HI odštiepi nukleovú kyselinu z reštrikčného miesta, vytvorí nasledujúce dva fragmenty.
EcoRI je ďalšia reštrikčná endonukleáza veľmi užitočná v technológii rekombinantnej DNA, ktorá pôsobí na svoje špecifické miesto rozpoznávania reštrikcie a štiepi DNA, ako je znázornené na obrázku 2.
Obrázok 2: EcoRI
Čo je exonukleáza?
Exonukleáza je nukleázový enzým, ktorý štiepi chemické väzby medzi nukleotidmi na 3' alebo 5' koncoch reťazcov nukleových kyselín. Rozbíja jednotlivé nukleotidy na konci reťazca a vytvára nukleozidy prenosom fosfátových skupín do vody. Exonukleázy sa nachádzajú v archeách, baktériách a eukaryotoch. V E coli je prítomných 17 rôznych exonukleáz vrátane DNA polymérov 1, 2 a 3. Niekoľko DNA polymeráz vykazuje 3' až 5' exonukleázovú korekčnú aktivitu.
Exonukleázy sú dôležité pri oprave DNA, genetickej rekombinácii, prevencii výskytu mutácií, stabilizácii genómu atď.
Obrázok 3: Účinok exonukleázy RecBCD E Coli
Aký je rozdiel medzi endonukleázou a exonukleázou?
Endonukleáza vs exonukleáza |
|
| Endonukleáza je typ nukleázových enzýmov, ktoré štiepia väzby medzi nukleotidmi v molekule nukleovej kyseliny. | Exonukleáza je typ nukleázových enzýmov, ktoré štiepia väzbu medzi nukleotidmi na 3' alebo 5' koncoch molekuly nukleovej kyseliny. |
| Koncové produkty | |
| Endonukleázy produkujú oligonukleotidové reštrikčné fragmenty | Exonukleotidy produkujú nukleozidy |
| Function | |
| Rozbíjajú fosfodiesterové väzby a vytvárajú reštrikčné fragmenty. Ale neodstraňujú nukleotidy jeden po druhom. | Odstraňujú nukleotidy jeden po druhom z koncov nukleových kyselín. |
| Príklady | |
| Príklady zahŕňajú Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Príklady zahŕňajú exonukleázu I, exonukleázu III, RecBCD (exonukleázu V), RecJ exonukleázu, exonukleázu VIII/RecE, exonukleázu IX, exonukleázu T, exonukleázu X atď. |
Zhrnutie – Endonukleáza vs exonukleáza
Nukleázy sú zodpovedné za štiepenie fosfodiesterových chemických väzieb medzi nukleotidmi nukleových kyselín. Nukleázy môžu pôsobiť v rámci alebo na koncoch reťazca nukleovej kyseliny. Podľa miesta pôsobenia sa v organizmoch nachádzajú dva hlavné typy nukleáz. Sú to endonukleáza a exonukleáza. Endonukleázy štiepia nukleotidy zo stredu reťazca, zatiaľ čo exonukleázy štiepia nukleotidy z koncov reťazca nukleových kyselín. Endonukleázy sú veľmi dôležité v technológii rekombinantnej DNA, pretože rozpoznávajú špecifické sekvencie báz v reťazci nukleových kyselín a rušia väzby medzi nukleotidmi.
