Βασική διαφορά – Ενδονουκλεάση έναντι Εξωνουκλεάσης
Πριν εξετάσετε τη διαφορά μεταξύ ενδονουκλεάσης και εξωνουκλεάσης, είναι σημαντικό να γνωρίζετε τι ακριβώς είναι μια νουκλεάση. Μια νουκλεάση είναι ένα ένζυμο ικανό να διασπά τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων στα νουκλεϊκά οξέα. Η ενδονουκλεάση και η εξωνουκλεάση είναι δύο ταξινομήσεις νουκλεασών. Η βασική διαφορά μεταξύ ενδονουκλεάσης και εξωνουκλεάσης είναι ότι οι ενδονουκλεάσες διασπούν τους δεσμούς μεταξύ νουκλεοτιδίων εντός του μορίου νουκλεϊκού οξέος, ενώ οι εξωνουκλεάσες διασπούν τον δεσμό μεταξύ νουκλεοτιδίων στα άκρα 3' ή 5' του μορίου νουκλεϊκού οξέος.
Τι είναι η νουκλεάση;
Μια νουκλεάση είναι ένα ένζυμο που έχει την ικανότητα να διασπά τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων στα νουκλεϊκά οξέα. Ανήκει στην ομάδα των ενζύμων υδρολάσης αφού υδρολύει τους χημικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων. Αυτό το ένζυμο είναι απαραίτητο για τους φυσικούς μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA που εμφανίζονται στα κύτταρα και σε βιοτεχνολογικές διεργασίες όπως η κλωνοποίηση γονιδίων, η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA, η RFLP, η AFLP, η γονιδιακή αλληλουχία, η γονιδιακή θεραπεία, η χαρτογράφηση γονιδιώματος κ.λπ.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι νουκλεασών: η ριβονουκλεάση και η δεοξυριβονουκλεάση, οι οποίες δρουν και διασπούν τους χημικούς δεσμούς μεταξύ των μονομερών του RNA και του DNA, αντίστοιχα. Ανάλογα με τη θέση δράσης των νουκλεασών, κατηγοριοποιούνται περαιτέρω σε δύο ομάδες, δηλαδή τις ενδονουκλεάσες και τις εξωνουκλεάσες. Οι ενδονουκλεάσες αναγνωρίζουν συγκεκριμένες περιοχές αλληλουχίας των νουκλεϊκών οξέων και διασπούν τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων που βρίσκονται στη μέση των νουκλεϊκών οξέων. Οι εξωνουκλεάσες διασπούν τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων που βρίσκονται στα άκρα των νουκλεϊκών οξέων.
Εικόνα 1: Δραστηριότητα νουκλεάσης
Τι είναι η Ενδονουκλεάση;
Η Η ενδονουκλεάση είναι ένας τύπος νουκλεασών που διασπά τα νουκλεϊκά οξέα από τη μέση. Αναγνωρίζει συγκεκριμένες νουκλεοτιδικές αλληλουχίες νουκλεϊκού οξέος και σπάει τους χημικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων. Είναι επίσης γνωστές ως περιοριστικές ενδονουκλεάσες, καθώς αναζητούν συγκεκριμένες θέσεις περιορισμού και διασπούν τον δεσμό και παράγουν θραύσματα περιορισμού. Περισσότερες από 100 περιοριστικές ενδονουκλεάσες ταυτοποιούνται σε βακτήρια και αρχαία και λαμβάνονται για εμπορικούς σκοπούς.
Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιοτεχνολογία. Παίζουν ζωτικό ρόλο στη μοριακή κλωνοποίηση. Τα περισσότερα από αυτά είναι διμερή ένζυμα που αποτελούνται από δύο υπομονάδες πρωτεΐνης. Δύο πρωτεϊνικές υπομονάδες τυλίγουν το δίκλωνο DNA και κόβουν χωριστά και τους δύο κλώνους και από τις δύο πλευρές. Υπάρχουν εκατοντάδες τύποι περιοριστικών ενδονουκλεασών με μοναδικές θέσεις αναγνώρισης στα βακτήρια. Λόγω της υψηλής ειδικότητάς τους στον περιορισμό, διασπώνται μόνο σε συγκεκριμένες αλληλουχίες. Ως εκ τούτου, θεωρούνται ως εξαιρετικά χρήσιμα μοριακά εργαλεία στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA. Χωρίς περιοριστικές ενδονουκλεάσες, η παραγωγή ανασυνδυασμένου μορίου DNA δεν είναι δυνατή. Η δημιουργία του μορίου ανασυνδυασμένου DNA είναι το βασικό βήμα των περισσότερων μοριακών βιολογικών τεχνολογιών.
Για να κατανοήσουν τη μοναδική αναγνώριση αλληλουχίας από ενδονουκλεάσες περιορισμού, το ακόλουθο παράδειγμα θα βοηθήσει τους αναγνώστες.
Bam HI είναι μια περιοριστική ενδονουκλεάση που αναζητά την ακόλουθη θέση περιορισμού στο μόριο DNA (η τοποθεσία εμφανίζεται με κόκκινα γράμματα).
Μόλις το Bam HI αποκόψει το νουκλεϊκό οξύ από τη θέση περιορισμού, παράγει τα ακόλουθα δύο θραύσματα.
Το EcoRI είναι μια άλλη περιοριστική ενδονουκλεάση πολύ χρήσιμη στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA που δρα στη συγκεκριμένη θέση αναγνώρισης περιορισμού και διασπά το DNA όπως φαίνεται στο σχήμα 2.
Εικόνα 2: EcoRI
Τι είναι η εξωνουκλεάση;
Η Η εξωνουκλεάση είναι ένα ένζυμο νουκλεάσης που διασπά χημικούς δεσμούς μεταξύ νουκλεοτιδίων στα άκρα 3' ή 5' των αλυσίδων νουκλεϊκού οξέος. Διασπά μεμονωμένα νουκλεοτίδια στο τέλος της αλυσίδας και παράγει νουκλεοσίτες μεταφέροντας φωσφορικές ομάδες στο νερό. Οι εξωνουκλεάσες βρίσκονται σε αρχαία, βακτήρια και ευκαρυώτες. Στο E coli, υπάρχουν 17 διαφορετικές εξωνουκλεάσες, συμπεριλαμβανομένων των πολυμερών DNA 1, 2 και 3. Αρκετές DNA πολυμεράσες εμφανίζουν δραστηριότητα διόρθωσης εξωνουκλεασών 3' έως 5'.
Οι εξωνουκλεάσες είναι σημαντικές για την επιδιόρθωση του DNA, τον γενετικό ανασυνδυασμό, την πρόληψη της εμφάνισης μεταλλάξεων, τη σταθεροποίηση του γονιδιώματος κ.λπ.
Εικόνα 3: Δράση εξωνουκλεάσης του RecBCD του E Coli
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Ενδονουκλεάσης και Εξωνουκλεάσης;
Ενδονουκλεάση εναντίον Εξωνουκλεάσης |
|
| Η ενδονουκλεάση είναι ένας τύπος ενζύμων νουκλεάσης που διασπά τους δεσμούς μεταξύ νουκλεοτιδίων εντός του μορίου νουκλεϊκού οξέος. | Η εξωνουκλεάση είναι ένας τύπος ενζύμων νουκλεάσης που διασπά τον δεσμό μεταξύ νουκλεοτιδίων στα 3' ή 5' άκρα του μορίου νουκλεϊκού οξέος. |
| Τελικά Προϊόντα | |
| Οι ενδονουκλεάσες παράγουν θραύσματα περιορισμού ολιγονουκλεοτιδίων | Τα εξωνουκλεοτίδια παράγουν νουκλεοσίτες |
| Συνάρτηση | |
| Σπάζουν τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς και παράγουν θραύσματα περιορισμού. Αλλά αφαιρούν τα νουκλεοτίδια ένα προς ένα. | Αφαιρούν τα νουκλεοτίδια ένα προς ένα από τα άκρα των νουκλεϊκών οξέων. |
| Παραδείγματα | |
| Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Τα παραδείγματα περιλαμβάνουν εξωνουκλεάση I, εξωνουκλεάση III, RecBCD (εξωνουκλεάση V), εξωνουκλεάση RecJ, εξωνουκλεάση VIII/RecE, εξωνουκλεάση IX, εξωνουκλεάση Τ, εξωνουκλεάση X κ.λπ. |
Σύνοψη – Ενδονουκλεάση εναντίον Εξωνουκλεάσης
Οι νουκλεάσες είναι υπεύθυνες για τη διάσπαση των φωσφοδιεστερικών χημικών δεσμών μεταξύ των νουκλεοτιδίων των νουκλεϊκών οξέων. Οι νουκλεάσες μπορούν να δράσουν εντός ή στα άκρα της αλυσίδας του νουκλεϊκού οξέος. Σύμφωνα με τη θέση δράσης, δύο κύριοι τύποι νουκλεασών βρίσκονται στους οργανισμούς. Είναι ενδονουκλεάση και εξωνουκλεάση. Οι ενδονουκλεάσες διασπούν τα νουκλεοτίδια από τη μέση της αλυσίδας ενώ οι εξωνουκλεάσες διασπούν τα νουκλεοτίδια από τα άκρα της αλυσίδας του νουκλεϊκού οξέος. Οι ενδονουκλεάσες είναι εξαιρετικά σημαντικές στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA, καθώς αναγνωρίζουν συγκεκριμένες αλληλουχίες βάσεων εντός της αλυσίδας νουκλεϊκού οξέος και διασπούν τους δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων.
