Nøgleforskel – Endonuklease vs Exonuclease
Før man ser på forskellen mellem endonuklease og exonuklease, er det vigtigt at vide, hvad en nuklease præcis er. En nuklease er et enzym, der er i stand til at sp alte phosphodiesterbindinger mellem nukleotider i nukleinsyrer. Endonuklease og exonuklease er to klassifikationer af nukleaser. Den vigtigste forskel mellem endonuklease og exonuklease er, at endonukleaser sp alter bindingerne mellem nukleotider i nukleinsyremolekylet, hvorimod exonukleaser sp alter bindingen mellem nukleotider i 3'- eller 5'-enderne af nukleinsyremolekylet.
Hvad er en Nuclease?
En nuklease er et enzym, som har evnen til at sp alte phosphodiesterbindinger mellem nukleotider i nukleinsyrer. Det tilhører hydrolase-enzymgruppen, da det hydrolyserer de kemiske bindinger mellem nukleotider. Dette enzym er essentielt for naturlige DNA-reparationsmekanismer, der forekommer i cellerne og i bioteknologiske processer såsom genkloning, rekombinant DNA-teknologi, RFLP, AFLP, gensekventering, genterapi, genomkortlægning osv.
Der er to hovedtyper af nukleaser: ribonuklease og deoxyribonuklease, som virker og bryder de kemiske bindinger mellem monomerer af henholdsvis RNA og DNA. Ifølge nukleasernes virkningssted er de yderligere kategoriseret i to grupper, nemlig endonuklease og exonuklease. Endonukleaser genkender specifikke sekvensregioner af nukleinsyrerne og sp alter phosphodiesterbindingerne mellem nukleotider, som er placeret i midten af nukleinsyrerne. Exonukleaser sp alter phosphodiesterbindinger mellem nukleotider, som er placeret i enderne af nukleinsyrerne.
Figur 1: Nukleaseaktivitet
Hvad er en endonuklease?
Endonuklease er en type nukleaser, som sp alter nukleinsyrer fra midten. Det genkender specifikke nukleotidsekvenser af nukleinsyre og bryder de kemiske bindinger mellem nukleotider. De er også kendt som restriktionsendonukleaser, da de søger efter specifikke restriktionssteder og sp alter bindingen og producerer restriktionsfragmenter. Mere end 100 restriktionsendonukleaser er identificeret i bakterier og archaea og opnås til kommercielle formål.
Restriktionsendonukleaser bruges i vid udstrækning i bioteknologi. De spiller en afgørende rolle i molekylær kloning. De fleste af dem er dimere enzymer sammensat af to proteinunderenheder. To proteinunderenheder indpakker det dobbeltstrengede DNA og sp alter begge strenge separat fra begge sider. Der er hundredvis af typer restriktionsendonukleaser med unikke genkendelsessteder i bakterier. På grund af deres høje specificitet i restriktion sp alter de kun ved specifikke sekvenser. Derfor betragtes de som meget nyttige molekylære værktøjer i rekombinant DNA-teknologi. Uden restriktionsendonukleaser er produktionen af rekombinant DNA-molekyle ikke mulig. Oprettelse af det rekombinante DNA-molekyle er det grundlæggende trin i de fleste molekylærbiologiske teknologier.
For at forstå den unikke sekvensgenkendelse af restriktionsendonukleaser, vil følgende eksempel hjælpe læserne.
Bam HI er en restriktionsendonuklease, som søger efter det følgende restriktionssted i DNA-molekylet (stedet er vist med røde bogstaver).
Når Bam HI sp alter nukleinsyren fra restriktionsstedet, producerer den følgende to fragmenter.
EcoRI er en anden restriktionsendonuklease, der er meget nyttig i rekombinant DNA-teknologi, der virker på dets specifikke restriktionsgenkendelsessted og sp alter DNA som vist i figur 2.
Figur 2: EcoRI
Hvad er en Exonuclease?
Exonuclease er et nukleaseenzym, som sp alter kemiske bindinger mellem nukleotider i 3'- eller 5'-enderne af nukleinsyrekæderne. Det bryder enkelte nukleotider for enden af kæden og producerer nukleosider ved at overføre fosfatgrupper til vand. Exonukleaser findes i archaea, bakterier og eukaryoter. I E coli er der 17 forskellige exonukleaser til stede, inklusive DNA-polymeras 1, 2 og 3. Adskillige DNA-polymeraser udviser 3' til 5' exonuklease korrekturlæsningsaktivitet.
Exonukleaser er vigtige i DNA-reparation, genetisk rekombination, forebyggelse af forekomsten af mutationer, genomstabilisering osv.
Figur 3: Exonukleasevirkning af RecBCD af E Coli
Hvad er forskellen mellem endonuklease og exonuklease?
Endonuclease vs Exonuclease |
|
| Endonuklease er en type nukleaseenzymer, som sp alter bindingerne mellem nukleotider i nukleinsyremolekylet. | Exonuclease er en type nukleaseenzymer, som sp alter bindingen mellem nukleotider i 3'- eller 5'-ender af nukleinsyremolekylet. |
| Slut-produkter | |
| Endonukleaser producerer oligonukleotidrestriktionsfragmenter | Eksonukleotider producerer nukleosider |
| Function | |
| De bryder phosphodiester-bindinger og producerer restriktionsfragmenter. Men de fjerner nukleotider én efter én. | De fjerner nukleotider én efter én fra enderne af nukleinsyrerne. |
| Eksempler | |
| Eksempler omfatter Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Eksempler inkluderer Exonuclease I, Exonuclease III, RecBCD (Exonuclease V), RecJ exonuclease, Exonuclease VIII/RecE, Exonuclease IX, Exonuclease T, Exonuclease X osv. |
Opsummering – Endonuklease vs Exonuclease
Nukleaser er ansvarlige for at bryde phosphodiester-kemiske bindinger mellem nukleinsyrernes nukleotider. Nukleaser kan virke i eller i enderne af nukleinsyrekæden. Ifølge virkningsstedet findes to hovedtyper af nukleaser i organismer. De er endonuclease og exonuclease. Endonukleaser sp alter nukleotider fra midten af kæden, mens exonukleaser sp alter nukleotider fra enderne af nukleinsyrekæden. Endonukleaser er meget vigtige i rekombinant DNA-teknologi, da de genkender specifikke basesekvenser i nukleinsyrekæden og bryder bindinger mellem nukleotider.
