Pagrindinis skirtumas – endonukleazė prieš egzonukleazę
Prieš žvelgiant į skirtumą tarp endonukleazės ir egzonukleazės, svarbu žinoti, kas tiksliai yra nukleazė. Nukleazė yra fermentas, galintis suskaidyti fosfodiesterio ryšius tarp nukleorūgščių nukleotidų. Endonukleazė ir egzonukleazė yra dvi nukleazių klasifikacijos. Pagrindinis skirtumas tarp endonukleazės ir egzonukleazės yra tas, kad endonukleazės nutraukia ryšius tarp nukleotidų nukleorūgšties molekulėje, o egzonukleazės nutraukia ryšį tarp nukleotidų 3’ arba 5’ nukleorūgšties molekulės galuose.
Kas yra nukleazė?
Nukleazė yra fermentas, galintis suskaidyti fosfodiesterio ryšius tarp nukleorūgščių nukleotidų. Jis priklauso hidrolazės fermentų grupei, nes hidrolizuoja cheminius ryšius tarp nukleotidų. Šis fermentas yra būtinas natūraliems DNR atkūrimo mechanizmams, vykstantiems ląstelėse ir biotechnologiniuose procesuose, tokiuose kaip genų klonavimas, rekombinantinės DNR technologija, RFLP, AFLP, genų sekos nustatymas, genų terapija, genomo kartografavimas ir kt.
Yra du pagrindiniai nukleazių tipai: ribonukleazė ir dezoksiribonukleazė, kurios atitinkamai veikia ir nutraukia cheminius ryšius tarp RNR ir DNR monomerų. Pagal nukleazių veikimo vietą jie toliau skirstomi į dvi grupes, būtent endonukleazę ir egzonukleazę. Endonukleazės atpažįsta specifines nukleorūgščių sekos sritis ir atskiria fosfodiesterio ryšius tarp nukleotidų, esančių nukleorūgščių viduryje. Egzonukleazės skaido fosfodiesterio ryšius tarp nukleotidų, esančių nukleorūgščių galuose.
1 pav.: Nukleazės aktyvumas
Kas yra endonukleazė?
Endonukleazė yra nukleazių rūšis, kuri skaido nukleino rūgštis iš vidurio. Jis atpažįsta specifines nukleorūgščių nukleotidų sekas ir nutraukia cheminius ryšius tarp nukleotidų. Jie taip pat žinomi kaip restrikcijos endonukleazės, nes jos ieško specifinių restrikcijos vietų ir suskaido ryšį bei gamina restrikcijos fragmentus. Daugiau nei 100 restrikcijos endonukleazių identifikuojama bakterijose ir archėjose ir gaunama komerciniais tikslais.
Restrikcijos endonukleazės plačiai naudojamos biotechnologijoje. Jie atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį molekuliniame klonavime. Dauguma jų yra dimeriniai fermentai, sudaryti iš dviejų b altymų subvienetų. Du b altymų subvienetai apgaubia dvigrandę DNR ir atskirai suskaldo abi grandines iš abiejų pusių. Yra šimtai restrikcijos endonukleazių tipų, turinčių unikalias bakterijų atpažinimo vietas. Dėl didelio apribojimo specifiškumo jie suskyla tik tam tikrose sekose. Taigi jie laikomi labai naudingais molekuliniais įrankiais rekombinantinės DNR technologijoje. Be restrikcijos endonukleazių rekombinantinės DNR molekulės gamyba neįmanoma. Rekombinantinės DNR molekulės sukūrimas yra pagrindinis daugelio molekulinių biologinių technologijų žingsnis.
Norėdami suprasti unikalų sekos atpažinimą restrikcijos endonukleazėmis, skaitytojams padės šis pavyzdys.
Bam HI yra restrikcijos endonukleazė, kuri DNR molekulėje ieško šios restrikcijos vietos (vieta rodoma raudonomis raidėmis).
Kai Bam HI atskiria nukleino rūgštį nuo restrikcijos vietos, jis gamina šiuos du fragmentus.
EcoRI yra dar viena restrikcijos endonukleazė, labai naudinga rekombinantinėje DNR technologijoje, veikia jos specifinę restrikcijos atpažinimo vietą ir skaldo DNR, kaip parodyta 2 paveiksle.
2 pav.: EcoRI
Kas yra egzonukleazė?
Egzonukleazė yra nukleazės fermentas, skaidantis cheminius ryšius tarp nukleotidų 3’ arba 5’ nukleorūgščių grandinių galuose. Jis suskaido atskirus nukleotidus grandinės gale ir gamina nukleozidus, perkeldamas fosfatų grupes į vandenį. Egzonukleazės randamos archėjose, bakterijose ir eukariotuose. E coli yra 17 skirtingų egzonukleazių, įskaitant 1, 2 ir 3 DNR polimeras. Kelios DNR polimerazės pasižymi 3’–5’ egzonukleazės korektūros aktyvumu.
Egzonukleazės yra svarbios DNR taisymui, genetinei rekombinacijai, mutacijų prevencijai, genomo stabilizavimui ir kt.
3 pav. E Coli RecBCD egzonukleazės veikimas
Kuo skiriasi endonukleazė ir egzonukleazė?
Endonukleazė prieš egzonukleazę |
|
| Endonukleazė yra nukleazės fermentų tipas, kuris skaido ryšius tarp nukleotidų nukleorūgšties molekulėje. | Egzonukleazė yra nukleazės fermentų tipas, kuris skaido ryšį tarp nukleotidų 3’ arba 5’ nukleorūgšties molekulės galuose. |
| Galutinis produktas | |
| Endonukleazės gamina oligonukleotidų restrikcijos fragmentus | Egzonukleotidai gamina nukleozidus |
| Funkcija | |
| Jie nutraukia fosfodiesterio ryšius ir gamina restrikcijos fragmentus. Bet jie taškais pašalina nukleotidus po vieną. | Jie po vieną pašalina nukleotidus iš nukleorūgščių galų. |
| Pavyzdžiai | |
| Pavyzdžiai: Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Pavyzdžiai: egzonukleazė I, egzonukleazė III, RecBCD (egzonukleazė V), RecJ egzonukleazė, egzonukleazė VIII/RecE, egzonukleazė IX, egzonukleazė T, egzonukleazė X ir kt. |
Santrauka – endonukleazė prieš egzonukleazę
Nukleazės yra atsakingos už fosfodiesterio cheminių jungčių tarp nukleorūgščių nukleotidų nutraukimą. Nukleazės gali veikti nukleorūgščių grandinės viduje arba jos galuose. Pagal veikimo vietą organizmuose randami du pagrindiniai nukleazių tipai. Jie yra endonukleazė ir egzonukleazė. Endonukleazės skaldo nukleotidus iš grandinės vidurio, o egzonukleazės skaldo nukleotidus iš nukleorūgščių grandinės galų. Endonukleazės yra labai svarbios rekombinantinėje DNR technologijoje, nes jos atpažįsta specifines bazių sekas nukleorūgščių grandinėje ir nutraukia ryšius tarp nukleotidų.
