Klíčový rozdíl – endonukleáza vs exonukleáza
Než se podíváme na rozdíl mezi endonukleázou a exonukleázou, je důležité vědět, co přesně nukleáza je. Nukleáza je enzym schopný štěpit fosfodiesterové vazby mezi nukleotidy v nukleových kyselinách. Endonukleáza a exonukleáza jsou dvě klasifikace nukleáz. Klíčový rozdíl mezi endonukleázou a exonukleázou je v tom, že endonukleázy štěpí vazby mezi nukleotidy v molekule nukleové kyseliny, zatímco exonukleázy štěpí vazbu mezi nukleotidy na 3' nebo 5' koncích molekuly nukleové kyseliny.
Co je nukleáza?
Nukleáza je enzym, který má schopnost štěpit fosfodiesterové vazby mezi nukleotidy v nukleových kyselinách. Patří do skupiny enzymů hydrolázy, protože hydrolyzuje chemické vazby mezi nukleotidy. Tento enzym je nezbytný pro přirozené mechanismy opravy DNA vyskytující se v buňkách a v biotechnologických procesech, jako je klonování genů, technologie rekombinantní DNA, RFLP, AFLP, sekvenování genů, genová terapie, mapování genomu atd.
Existují dva hlavní typy nukleáz: ribonukleáza a deoxyribonukleáza, které působí a ruší chemické vazby mezi monomery RNA a DNA. Podle místa působení se nukleázy dále dělí do dvou skupin, a to endonukleázy a exonukleázy. Endonukleázy rozpoznávají specifické oblasti sekvence nukleových kyselin a štěpí fosfodiesterové vazby mezi nukleotidy, které jsou umístěny uprostřed nukleových kyselin. Exonukleázy štěpí fosfodiesterové vazby mezi nukleotidy, které se nacházejí na koncích nukleových kyselin.
Obrázek 1: Aktivita nukleázy
Co je endonukleáza?
Endonukleáza je typ nukleázy, která štěpí nukleové kyseliny ze středu. Rozpoznává specifické nukleotidové sekvence nukleové kyseliny a přerušuje chemické vazby mezi nukleotidy. Jsou také známé jako restrikční endonukleázy, protože hledají specifická restrikční místa a štěpí vazbu a produkují restrikční fragmenty. V bakteriích a archaeách je identifikováno více než 100 restrikčních endonukleáz, které se získávají pro komerční účely.
Restrikční endonukleázy jsou široce používány v biotechnologii. Hrají zásadní roli při molekulárním klonování. Většina z nich jsou dimerní enzymy složené ze dvou proteinových podjednotek. Dvě proteinové podjednotky obalí dvouvláknovou DNA a odděleně štěpí obě vlákna z obou stran. Existují stovky typů restrikčních endonukleáz s jedinečnými rozpoznávacími místy v bakteriích. Vzhledem ke své vysoké specifitě při restrikci štěpí pouze na specifických sekvencích. Proto jsou považovány za vysoce užitečné molekulární nástroje v technologii rekombinantní DNA. Bez restrikčních endonukleáz není produkce molekuly rekombinantní DNA možná. Vytvoření rekombinantní molekuly DNA je základním krokem většiny molekulárně biologických technologií.
Abychom porozuměli jedinečnému rozpoznávání sekvencí restrikčními endonukleázami, pomůže čtenářům následující příklad.
Bam HI je restrikční endonukleáza, která prohledává následující restrikční místo v molekule DNA (místo je zobrazeno červenými písmeny).
Jakmile Bam HI odštěpí nukleovou kyselinu z restrikčního místa, vytvoří následující dva fragmenty.
EcoRI je další restrikční endonukleáza vysoce užitečná v technologii rekombinantní DNA, která působí na své specifické restrikční rozpoznávací místo a štěpí DNA, jak je znázorněno na obrázku 2.
Obrázek 2: EcoRI
Co je to exonukleáza?
Exonukleáza je nukleázový enzym, který štěpí chemické vazby mezi nukleotidy na 3' nebo 5' koncích řetězců nukleových kyselin. Rozbíjí jednotlivé nukleotidy na konci řetězce a přenosem fosfátových skupin do vody produkuje nukleosidy. Exonukleázy se nacházejí v archeích, bakteriích a eukaryotech. V E coli je přítomno 17 různých exonukleáz včetně DNA polymerů 1, 2 a 3. Několik DNA polymeráz vykazuje 3' až 5' exonukleázovou korekturní aktivitu.
Exonukleázy jsou důležité při opravách DNA, genetické rekombinaci, prevenci výskytu mutací, stabilizaci genomu atd.
Obrázek 3: Účinek exonukleázy RecBCD E Coli
Jaký je rozdíl mezi endonukleázou a exonukleázou?
Endonukleáza vs exonukleáza |
|
| Endonukleáza je typ nukleázových enzymů, které štěpí vazby mezi nukleotidy v molekule nukleové kyseliny. | Exonukleáza je typ nukleázových enzymů, které štěpí vazbu mezi nukleotidy na 3' nebo 5' koncích molekuly nukleové kyseliny. |
| Koncové produkty | |
| Endonukleázy produkují oligonukleotidové restrikční fragmenty | Exonukleotidy produkují nukleosidy |
| Function | |
| Rozbíjejí fosfodiesterové vazby a vytvářejí restrikční fragmenty. Ale neodstraňují nukleotidy jeden po druhém. | Odstraňují nukleotidy jeden po druhém z konců nukleových kyselin. |
| Příklady | |
| Příklady zahrnují Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Příklady zahrnují exonukleázu I, exonukleázu III, RecBCD (exonukleázu V), RecJ exonukleázu, exonukleázu VIII/RecE, exonukleázu IX, exonukleázu T, exonukleázu X atd. |
Shrnutí – Endonukleáza vs exonukleáza
Nukleázy jsou zodpovědné za štěpení fosfodiesterových chemických vazeb mezi nukleotidy nukleových kyselin. Nukleázy mohou působit uvnitř nebo na koncích řetězce nukleové kyseliny. Podle místa působení se v organismech nacházejí dva hlavní typy nukleáz. Jsou to endonukleáza a exonukleáza. Endonukleázy štěpí nukleotidy ze středu řetězce, zatímco exonukleázy štěpí nukleotidy z konců řetězce nukleové kyseliny. Endonukleázy jsou velmi důležité v technologii rekombinantní DNA, protože rozpoznávají specifické sekvence bází v řetězci nukleové kyseliny a ruší vazby mezi nukleotidy.
