Ключевая разница - эндонуклеаза против экзонуклеазы
Прежде чем рассматривать разницу между эндонуклеазой и экзонуклеазой, важно знать, что такое нуклеаза. Нуклеаза - фермент, способный расщеплять фосфодиэфирные связи между нуклеотидами в нуклеиновых кислотах. Эндонуклеаза и экзонуклеаза представляют собой две классификации нуклеаз. Ключевое различие между эндонуклеазой и экзонуклеазой заключается в том, что эндонуклеазы расщепляют связи между нуклеотидами в молекуле нуклеиновой кислоты, тогда как экзонуклеазы расщепляют связи между нуклеотидами на 3’- или 5’-концах молекулы нуклеиновой кислоты.
Что такое нуклеаза?
Нуклеаза представляет собой фермент, обладающий способностью расщеплять фосфодиэфирные связи между нуклеотидами в нуклеиновых кислотах. Он принадлежит к группе ферментов гидролаз, так как гидролизует химические связи между нуклеотидами. Этот фермент необходим для естественных механизмов восстановления ДНК, происходящих в клетках и в биотехнологических процессах, таких как клонирование генов, технология рекомбинантной ДНК, RFLP, AFLP, секвенирование генов, генная терапия, картирование генома и т. д.
Существуют два основных типа нуклеаз: рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, которые действуют и разрывают химические связи между мономерами РНК и ДНК соответственно. В зависимости от места действия нуклеаз они подразделяются на две группы, а именно эндонуклеазы и экзонуклеазы. Эндонуклеазы распознают определенные участки последовательности нуклеиновых кислот и расщепляют фосфодиэфирные связи между нуклеотидами, расположенными в середине нуклеиновых кислот. Экзонуклеазы расщепляют фосфодиэфирные связи между нуклеотидами, расположенными на концах нуклеиновых кислот.
Рисунок 1: Активность нуклеазы
Что такое эндонуклеаза?
Эндонуклеаза – это тип нуклеаз, который расщепляет нуклеиновые кислоты от середины. Он распознает определенные последовательности нуклеотидов нуклеиновой кислоты и разрывает химические связи между нуклеотидами. Они также известны как эндонуклеазы рестрикции, поскольку они ищут специфические сайты рестрикции, расщепляют связь и производят рестрикционные фрагменты. Более 100 эндонуклеаз рестрикции идентифицированы у бактерий и архей и получены для коммерческих целей.
Эндонуклеазы рестрикции широко используются в биотехнологии. Они играют жизненно важную роль в молекулярном клонировании. Большинство из них представляют собой димерные ферменты, состоящие из двух белковых субъединиц. Две белковые субъединицы оборачивают двухцепочечную ДНК и раздельно расщепляют обе нити с обеих сторон. Существуют сотни типов эндонуклеаз рестрикции с уникальными сайтами узнавания у бактерий. Из-за их высокой специфичности в рестрикции они расщепляют только определенные последовательности. Следовательно, они считаются очень полезными молекулярными инструментами в технологии рекомбинантной ДНК. Без эндонуклеаз рестрикции получение рекомбинантной молекулы ДНК невозможно. Создание молекулы рекомбинантной ДНК является базовым этапом большинства молекулярно-биологических технологий.
Чтобы понять, как распознаются уникальные последовательности эндонуклеазами рестрикции, читателям поможет следующий пример.
Bam HI - эндонуклеаза рестрикции, которая ищет следующий сайт рестрикции в молекуле ДНК (сайт показан красными буквами).
Как только Bam HI отщепляет нуклеиновую кислоту от сайта рестрикции, он производит следующие два фрагмента.
EcoRI - еще одна эндонуклеаза рестрикции, очень полезная в технологии рекомбинантной ДНК, действует на свой специфический сайт распознавания рестрикции и расщепляет ДНК, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2: EcoRI
Что такое экзонуклеаза?
Экзонуклеаза - фермент нуклеаза, расщепляющий химические связи между нуклеотидами на 3’ или 5’ концах цепей нуклеиновых кислот. Он расщепляет отдельные нуклеотиды на конце цепи и производит нуклеозиды, перенося фосфатные группы на воду. Экзонуклеазы обнаружены у архей, бактерий и эукариот. В кишечной палочке присутствует 17 различных экзонуклеаз, включая ДНК-полимеразы 1, 2 и 3. Некоторые ДНК-полимеразы проявляют корректирующую активность экзонуклеаз от 3’ до 5’.
Экзонуклеазы важны для восстановления ДНК, генетической рекомбинации, предотвращения возникновения мутаций, стабилизации генома и т.д.
Рисунок 3: Экзонуклеазное действие RecBCD E Coli
В чем разница между эндонуклеазой и экзонуклеазой?
Эндонуклеаза против экзонуклеазы |
|
| Эндонуклеаза – это тип фермента нуклеазы, который расщепляет связи между нуклеотидами в молекуле нуклеиновой кислоты. | Экзонуклеаза – это тип фермента нуклеазы, который расщепляет связь между нуклеотидами на 3’ или 5’ концах молекулы нуклеиновой кислоты. |
| Конечные продукты | |
| Эндонуклеазы продуцируют рестрикционные олигонуклеотидные фрагменты | Экзонуклеотиды производят нуклеозиды |
| Функция | |
| Они разрывают фосфодиэфирные связи и образуют рестрикционные фрагменты. Но они не удаляют нуклеотиды один за другим. | Они удаляют нуклеотиды один за другим с концов нуклеиновых кислот. |
| Примеры | |
| Примеры включают Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Примеры включают экзонуклеазу I, экзонуклеазу III, RecBCD (экзонуклеазу V), экзонуклеазу RecJ, экзонуклеазу VIII/RecE, экзонуклеазу IX, экзонуклеазу T, экзонуклеазу X и т. д. |
Резюме – Эндонуклеаза против экзонуклеазы
Нуклеазы отвечают за разрыв фосфодиэфирных химических связей между нуклеотидами нуклеиновых кислот. Нуклеазы могут действовать внутри или на концах цепи нуклеиновой кислоты. По месту действия в организмах встречаются два основных типа нуклеаз. Это эндонуклеаза и экзонуклеаза. Эндонуклеазы отщепляют нуклеотиды от середины цепи, а экзонуклеазы отщепляют нуклеотиды от концов цепи нуклеиновой кислоты. Эндонуклеазы очень важны в технологии рекомбинантной ДНК, поскольку они распознают определенные последовательности оснований в цепи нуклеиновой кислоты и разрывают связи между нуклеотидами.
