Ključna razlika – endonukleaza proti eksonukleazi
Preden pogledamo razliko med endonukleazo in eksonukleazo, je pomembno vedeti, kaj točno je nukleaza. Nukleaza je encim, ki je sposoben cepiti fosfodiesterske vezi med nukleotidi v nukleinskih kislinah. Endonukleaza in eksonukleaza sta dve klasifikaciji nukleaz. Ključna razlika med endonukleazo in eksonukleazo je v tem, da endonukleaze cepijo vezi med nukleotidi znotraj molekule nukleinske kisline, medtem ko eksonukleaze cepijo vez med nukleotidi na 3' ali 5' koncih molekule nukleinske kisline.
Kaj je nukleaza?
Nukleaza je encim, ki ima sposobnost cepitve fosfodiestrskih vezi med nukleotidi v nukleinskih kislinah. Spada v skupino encimov hidrolaz, saj hidrolizira kemične vezi med nukleotidi. Ta encim je ključen za naravne mehanizme popravljanja DNK, ki se pojavljajo v celicah in v biotehnoloških procesih, kot so kloniranje genov, tehnologija rekombinantne DNK, RFLP, AFLP, gensko sekvenciranje, genska terapija, kartiranje genoma itd.
Obstajata dve glavni vrsti nukleaz: ribonukleaza in deoksiribonukleaza, ki delujeta in prekineta kemične vezi med monomeri RNK in DNK. Glede na mesto delovanja so nukleaze razdeljene v dve skupini, in sicer endonukleaze in eksonukleaze. Endonukleaze prepoznajo specifične zaporedne regije nukleinskih kislin in cepijo fosfodiesterske vezi med nukleotidi, ki se nahajajo v sredini nukleinskih kislin. Eksonukleaze cepijo fosfodiesterske vezi med nukleotidi, ki se nahajajo na koncih nukleinskih kislin.
Slika 1: Aktivnost nukleaze
Kaj je endonukleaza?
Endonukleaza je vrsta nukleaze, ki cepi nukleinske kisline iz sredine. Prepozna specifične nukleotidne sekvence nukleinske kisline in pretrga kemične vezi med nukleotidi. Znane so tudi kot restrikcijske endonukleaze, saj iščejo specifična restrikcijska mesta in cepijo vez ter proizvajajo restrikcijske fragmente. V bakterijah in arhejah je identificiranih več kot 100 restrikcijskih endonukleaz, pridobljenih v komercialne namene.
Restrikcijske endonukleaze se v veliki meri uporabljajo v biotehnologiji. Imajo ključno vlogo pri molekularnem kloniranju. Večina jih je dimernih encimov, sestavljenih iz dveh beljakovinskih podenot. Dve proteinski podenoti ovijata dvoverižno DNK in ločeno cepita obe verigi z obeh strani. Obstaja na stotine vrst restrikcijskih endonukleaz z edinstvenimi prepoznavnimi mesti v bakterijah. Zaradi svoje visoke specifičnosti pri restrikcijah se cepijo le pri določenih sekvencah. Zato veljajo za zelo uporabna molekularna orodja v tehnologiji rekombinantne DNA. Brez restrikcijskih endonukleaz proizvodnja rekombinantne molekule DNA ni mogoča. Ustvarjanje rekombinantne molekule DNA je osnovni korak večine molekularno bioloških tehnologij.
Naslednji primer bo bralcem v pomoč pri razumevanju edinstvenega prepoznavanja zaporedja z restrikcijskimi endonukleazami.
Bam HI je restrikcijska endonukleaza, ki išče naslednje restrikcijsko mesto v molekuli DNK (mesto je prikazano z rdečimi črkami).
Ko Bam HI odcepi nukleinsko kislino z restrikcijskega mesta, proizvede naslednja dva fragmenta.
EcoRI je še ena restrikcijska endonukleaza, ki je zelo uporabna v tehnologiji rekombinantne DNK, deluje na svoje specifično restrikcijsko prepoznavno mesto in cepi DNK, kot je prikazano na sliki 2.
Slika 2: EcoRI
Kaj je eksonukleaza?
Eksonukleaza je encim nukleaza, ki cepi kemične vezi med nukleotidi na 3' ali 5' koncih verig nukleinskih kislin. Lomi posamezne nukleotide na koncu verige in proizvaja nukleozide s prenosom fosfatnih skupin v vodo. Eksonukleaze najdemo v arhejah, bakterijah in evkariontih. V E coli je prisotnih 17 različnih eksonukleaz, vključno z DNA polimerami 1, 2 in 3. Več DNA polimeraz kaže lektorsko aktivnost 3' do 5' eksonukleaze.
Eksonukleaze so pomembne pri popravljanju DNA, genetski rekombinaciji, preprečevanju pojava mutacij, stabilizaciji genoma itd.
Slika 3: Eksonukleazno delovanje RecBCD E Coli
Kakšna je razlika med endonukleazo in eksonukleazo?
Endonukleaza proti eksonukleazi |
|
| Endonukleaza je vrsta encimov nukleaze, ki cepijo vezi med nukleotidi znotraj molekule nukleinske kisline. | Eksonukleaza je vrsta encimov nukleaze, ki cepi vez med nukleotidi na 3' ali 5' koncih molekule nukleinske kisline. |
| Končni izdelki | |
| Endonukleaze proizvajajo oligonukleotidne restrikcijske fragmente | Eksonukleotidi proizvajajo nukleozide |
| Funkcija | |
| Pretrgajo fosfodiesterske vezi in proizvedejo restrikcijske fragmente. Vendar odstranjujejo nukleotide enega za drugim. | Odstranjujejo nukleotide enega za drugim s koncev nukleinskih kislin. |
| Primeri | |
| Primeri vključujejo Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Primeri vključujejo eksonukleazo I, eksonukleazo III, RecBCD (eksonukleazo V), eksonukleazo RecJ, eksonukleazo VIII/RecE, eksonukleazo IX, eksonukleazo T, eksonukleazo X itd. |
Povzetek – Endonukleaza proti eksonukleazi
Nukleaze so odgovorne za pretrganje fosfodiesterskih kemičnih vezi med nukleotidi nukleinskih kislin. Nukleaze lahko delujejo znotraj ali na koncih verige nukleinske kisline. Glede na mesto delovanja najdemo v organizmih dve glavni vrsti nukleaz. So endonukleaze in eksonukleaze. Endonukleaze cepijo nukleotide s sredine verige, medtem ko eksonukleaze cepijo nukleotide s koncev verige nukleinske kisline. Endonukleaze so zelo pomembne v tehnologiji rekombinantne DNA, saj prepoznajo specifične bazne sekvence v verigi nukleinske kisline in pretrgajo vezi med nukleotidi.
