Ключова разлика – ендонуклеаза срещу екзонуклеаза
Преди да разгледате разликата между ендонуклеаза и екзонуклеаза, е важно да знаете какво точно е нуклеаза. Нуклеазата е ензим, способен да разцепва фосфодиестерните връзки между нуклеотидите в нуклеиновите киселини. Ендонуклеазата и екзонуклеазата са две класификации на нуклеази. Ключовата разлика между ендонуклеазата и екзонуклеазата е, че ендонуклеазите разцепват връзките между нуклеотидите в молекулата на нуклеиновата киселина, докато екзонуклеазите разцепват връзката между нуклеотидите в 3' или 5' краищата на молекулата на нуклеиновата киселина.
Какво е нуклеаза?
Нуклеазата е ензим, който има способността да разцепва фосфодиестерните връзки между нуклеотидите в нуклеиновите киселини. Той принадлежи към групата на ензимите хидролаза, тъй като хидролизира химичните връзки между нуклеотидите. Този ензим е от съществено значение за естествените механизми за възстановяване на ДНК, протичащи в клетките и в биотехнологични процеси като генно клониране, рекомбинантна ДНК технология, RFLP, AFLP, генно секвениране, генна терапия, геномно картографиране и др.
Има два основни вида нуклеази: рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, които действат и разрушават химичните връзки между мономерите на РНК и ДНК, съответно. Според мястото на действие на нуклеазите те се категоризират допълнително в две групи, а именно ендонуклеаза и екзонуклеаза. Ендонуклеазите разпознават специфични последователни области на нуклеиновите киселини и разцепват фосфодиестерните връзки между нуклеотидите, които са разположени в средата на нуклеиновите киселини. Екзонуклеазите разцепват фосфодиестерните връзки между нуклеотидите, които са разположени в краищата на нуклеиновите киселини.
Фигура 1: Нуклеазна активност
Какво е ендонуклеаза?
Ендонуклеазата е вид нуклеаза, която разцепва нуклеиновите киселини от средата. Той разпознава специфични нуклеотидни последователности на нуклеинова киселина и разкъсва химичните връзки между нуклеотидите. Те са известни също като рестрикционни ендонуклеази, тъй като търсят специфични рестрикционни места и разцепват връзката и произвеждат рестрикционни фрагменти. Повече от 100 рестрикционни ендонуклеази са идентифицирани в бактерии и археи и са получени за търговски цели.
Рестрикционните ендонуклеази се използват широко в биотехнологиите. Те играят жизненоважна роля в молекулярното клониране. Повечето от тях са димерни ензими, съставени от две протеинови субединици. Две протеинови субединици обгръщат двойноверижната ДНК и отделно разцепват двете нишки от двете страни. Има стотици видове рестрикционни ендонуклеази с уникални места за разпознаване в бактериите. Поради тяхната висока специфичност при рестрикция, те се разцепват само при специфични последователности. Следователно те се считат за изключително полезни молекулярни инструменти в рекомбинантната ДНК технология. Без рестрикционни ендонуклеази производството на рекомбинантна ДНК молекула не е възможно. Създаването на рекомбинантна ДНК молекула е основната стъпка на повечето молекулярно-биологични технологии.
За да разберат уникалното разпознаване на последователност от рестрикционни ендонуклеази, следният пример ще помогне на читателите.
Bam HI е рестрикционна ендонуклеаза, която търси следното рестрикционно място в ДНК молекулата (мястото е показано с червени букви).
След като Bam HI разцепи нуклеиновата киселина от рестрикционния сайт, той произвежда следните два фрагмента.
EcoRI е друга рестрикционна ендонуклеаза, изключително полезна в технологията на рекомбинантна ДНК, действа върху своето специфично рестрикционно разпознаващо място и разцепва ДНК, както е показано на фигура 2.
Фигура 2: EcoRI
Какво е екзонуклеаза?
Екзонуклеазата е нуклеазен ензим, който разцепва химичните връзки между нуклеотидите в 3' или 5' краищата на веригите на нуклеиновата киселина. Той разгражда единични нуклеотиди в края на веригата и произвежда нуклеозиди чрез прехвърляне на фосфатни групи към водата. Екзонуклеазите се срещат в археи, бактерии и еукариоти. В E coli присъстват 17 различни екзонуклеази, включително ДНК полимери 1, 2 и 3. Няколко ДНК полимерази проявяват 3' до 5' екзонуклеазна коригираща активност.
Екзонуклеазите са важни за възстановяването на ДНК, генетичната рекомбинация, предотвратяването на появата на мутации, стабилизирането на генома и др.
Фигура 3: Екзонуклеазно действие на RecBCD на E Coli
Каква е разликата между ендонуклеаза и екзонуклеаза?
Ендонуклеаза срещу екзонуклеаза |
|
| Ендонуклеазата е вид нуклеазни ензими, които разцепват връзките между нуклеотидите в молекулата на нуклеиновата киселина. | Екзонуклеазата е вид нуклеазни ензими, които разцепват връзката между нуклеотидите в 3' или 5' краищата на молекулата на нуклеиновата киселина. |
| Крайни продукти | |
| Ендонуклеазите произвеждат олигонуклеотидни рестрикционни фрагменти | Екзонуклеотидите произвеждат нуклеозиди |
| Функция | |
| Те разкъсват фосфодиестерните връзки и произвеждат рестрикционни фрагменти. Но те премахват нуклеотидите един по един. | Те премахват нуклеотидите един по един от краищата на нуклеиновите киселини. |
| Примери | |
| Примерите включват Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Примерите включват екзонуклеаза I, екзонуклеаза III, RecBCD (екзонуклеаза V), екзонуклеаза RecJ, екзонуклеаза VIII/RecE, екзонуклеаза IX, екзонуклеаза Т, екзонуклеаза X и др. |
Обобщение – Ендонуклеаза срещу екзонуклеаза
Нуклеазите са отговорни за разкъсването на фосфодиестерните химични връзки между нуклеотидите на нуклеиновите киселини. Нуклеазите могат да действат във или в краищата на веригата на нуклеиновата киселина. Според мястото на действие в организмите се срещат два основни типа нуклеази. Те са ендонуклеаза и екзонуклеаза. Ендонуклеазите разцепват нуклеотиди от средата на веригата, докато екзонуклеазите разцепват нуклеотиди от краищата на веригата на нуклеиновата киселина. Ендонуклеазите са много важни в рекомбинантната ДНК технология, тъй като те разпознават специфични базови последователности във веригата на нуклеиновата киселина и разрушават връзките между нуклеотидите.
