Galvenā atšķirība - endonukleāze pret eksonukleāzi
Pirms aplūkot atšķirību starp endonukleāzi un eksonukleāzi, ir svarīgi zināt, kas tieši ir nukleāze. Nukleāze ir enzīms, kas spēj sašķelt fosfodiestera saites starp nukleotīdiem nukleīnskābēs. Endonukleāze un eksonukleāze ir divas nukleāžu klasifikācijas. Galvenā atšķirība starp endonukleāzi un eksonukleāzi ir tā, ka endonukleāzes sašķeļ saites starp nukleotīdiem nukleīnskābes molekulā, bet eksonukleāzes sašķeļ saiti starp nukleotīdiem nukleīnskābes molekulas 3’ vai 5’ galos.
Kas ir nukleāze?
Nukleāze ir enzīms, kam ir spēja sašķelt fosfodiestera saites starp nukleotīdiem nukleīnskābēs. Tas pieder pie hidrolāzes enzīmu grupas, jo tas hidrolizē ķīmiskās saites starp nukleotīdiem. Šis enzīms ir būtisks dabīgiem DNS atjaunošanas mehānismiem, kas notiek šūnās, un biotehnoloģiskos procesos, piemēram, gēnu klonēšanas, rekombinantās DNS tehnoloģijas, RFLP, AFLP, gēnu sekvencēšanas, gēnu terapijas, genoma kartēšanas uc
Ir divi galvenie nukleāžu veidi: ribonukleāze un dezoksiribonukleāze, kas attiecīgi iedarbojas un pārtrauc ķīmiskās saites starp RNS un DNS monomēriem. Saskaņā ar nukleāžu darbības vietu tās tālāk iedala divās grupās, proti, endonukleāzē un eksonukleāzē. Endonukleāzes atpazīst specifiskus nukleīnskābju sekvences reģionus un sašķeļ fosfodiestera saites starp nukleotīdiem, kas atrodas nukleīnskābju vidū. Eksonukleāzes sašķeļ fosfodiestera saites starp nukleotīdiem, kas atrodas nukleīnskābju galos.
1. attēls: Nukleāzes aktivitāte
Kas ir endonukleāze?
Endonukleāze ir nukleāžu veids, kas šķeļ nukleīnskābes no vidus. Tas atpazīst specifiskas nukleīnskābes nukleotīdu sekvences un sarauj ķīmiskās saites starp nukleotīdiem. Tās ir pazīstamas arī kā restrikcijas endonukleāzes, jo tās meklē specifiskas restrikcijas vietas un sašķeļ saiti un rada restrikcijas fragmentus. Vairāk nekā 100 restrikcijas endonukleāzes tiek identificētas baktērijās un arhejās un tiek iegūtas komerciāliem nolūkiem.
Restrikcijas endonukleāzes plaši izmanto biotehnoloģijā. Viņiem ir būtiska loma molekulārajā klonēšanā. Lielākā daļa no tiem ir dimēri fermenti, kas sastāv no divām olb altumvielu apakšvienībām. Divas proteīna apakšvienības aptin divpavedienu DNS un atsevišķi šķeļ abas virknes no abām pusēm. Ir simtiem restrikcijas endonukleāžu veidu ar unikālām atpazīšanas vietām baktērijās. Pateicoties to augstajai ierobežojuma specifikai, tie sadalās tikai noteiktās sekvencēs. Tādējādi tie tiek uzskatīti par ļoti noderīgiem molekulāriem instrumentiem rekombinantās DNS tehnoloģijā. Bez restrikcijas endonukleāzēm rekombinantās DNS molekulas ražošana nav iespējama. Rekombinantās DNS molekulas izveidošana ir lielākās daļas molekulāri bioloģisko tehnoloģiju pamats.
Lai saprastu unikālo secību atpazīšanu ar restrikcijas endonukleāzēm, lasītājiem palīdzēs šāds piemērs.
Bam HI ir restrikcijas endonukleāze, kas DNS molekulā meklē šādu restrikcijas vietu (vieta ir parādīta ar sarkaniem burtiem).
Kad Bam HI atdala nukleīnskābi no restrikcijas vietas, tas rada divus šādus fragmentus.
EcoRI ir vēl viena restrikcijas endonukleāze, kas ļoti noderīga rekombinantās DNS tehnoloģijā, iedarbojas uz tās specifisko restrikcijas atpazīšanas vietu un šķeļ DNS, kā parādīts 2. attēlā.
2. attēls: EcoRI
Kas ir eksonukleāze?
Eksonukleāze ir nukleāzes enzīms, kas sašķeļ ķīmiskās saites starp nukleotīdiem nukleīnskābju ķēdes 3’ vai 5’ galos. Tas sadala atsevišķus nukleotīdus ķēdes galā un ražo nukleozīdus, pārnesot fosfātu grupas uz ūdeni. Eksonukleāzes ir atrodamas arhejās, baktērijās un eikariotos. E coli ir 17 dažādas eksonukleāzes, tostarp DNS 1., 2. un 3. polimerāzes. Vairākām DNS polimerāzēm ir 3’–5’ eksonukleāzes korektūras aktivitāte.
Eksonukleāzes ir svarīgas DNS labošanā, ģenētiskajā rekombinācijā, mutāciju rašanās novēršanā, genoma stabilizācijā utt.
3. attēls: E Coli RecBCD eksonukleāzes darbība
Kāda ir atšķirība starp endonukleāzi un eksonukleāzi?
Endonukleāze pret eksonukleāzi |
|
| Endonukleāze ir nukleāzes enzīmu veids, kas sašķeļ saites starp nukleotīdiem nukleīnskābes molekulā. | Eksonukleāze ir nukleāzes enzīmu veids, kas sašķeļ saiti starp nukleotīdiem nukleīnskābes molekulas 3’ vai 5’ galos. |
| Galaprodukti | |
| Endonukleāzes rada oligonukleotīdu restrikcijas fragmentus | Eksonukleotīdi ražo nukleozīdus |
| Funkcija | |
| Tie sarauj fosfodiestera saites un rada restrikcijas fragmentus. Bet tie pa vienam noņem nukleotīdus. | Tie pa vienam noņem nukleotīdus no nukleīnskābju galiem. |
| Piemēri | |
| Piemēri: Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Piemēri ir eksonukleāze I, eksonukleāze III, RecBCD (eksonukleāze V), RecJ eksonukleāze, eksonukleāze VIII/RecE, eksonukleāze IX, eksonukleāze T, eksonukleāze X utt. |
Kopsavilkums - endonukleāze pret eksonukleāzi
Nukleāzes ir atbildīgas par fosfodiestera ķīmisko saišu pārtraukšanu starp nukleīnskābju nukleotīdiem. Nukleāzes var iedarboties uz nukleīnskābju ķēdes iekšienē vai galos. Atkarībā no darbības vietas organismos ir sastopami divi galvenie nukleāžu veidi. Tās ir endonukleāze un eksonukleāze. Endonukleāzes šķeļ nukleotīdus no ķēdes vidus, bet eksonukleāzes šķeļ nukleotīdus no nukleīnskābes ķēdes galiem. Endonukleāzes ir ļoti svarīgas rekombinantās DNS tehnoloģijās, jo tās atpazīst specifiskas bāzes sekvences nukleīnskābju ķēdē un sarauj saites starp nukleotīdiem.
