Ključna razlika – endonukleaza naspram egzonukleaze
Prije nego što pogledamo razliku između endonukleaze i egzonukleaze, važno je znati što je točno nukleaza. Nukleaza je enzim sposoban cijepati fosfodiesterske veze između nukleotida u nukleinskim kiselinama. Endonukleaza i egzonukleaza dvije su klasifikacije nukleaza. Ključna razlika između endonukleaze i egzonukleaze je u tome što endonukleaze cijepaju veze između nukleotida unutar molekule nukleinske kiseline, dok egzonukleaze cijepaju vezu između nukleotida na 3’ ili 5’ krajevima molekule nukleinske kiseline.
Što je Nuclease?
Nukleaza je enzim koji ima sposobnost cijepati fosfodiesterske veze između nukleotida u nukleinskim kiselinama. Pripada skupini enzima hidrolaza jer hidrolizira kemijske veze između nukleotida. Ovaj enzim je neophodan za prirodne mehanizme popravka DNK koji se javljaju u stanicama i u biotehnološkim procesima kao što su kloniranje gena, tehnologija rekombinantne DNK, RFLP, AFLP, sekvenciranje gena, genska terapija, mapiranje genoma itd.
Postoje dvije glavne vrste nukleaza: ribonukleaza i deoksiribonukleaza, koje djeluju i razbijaju kemijske veze između monomera RNA i DNA. Prema mjestu djelovanja nukleaze se dalje kategoriziraju u dvije skupine, a to su endonukleaze i egzonukleaze. Endonukleaze prepoznaju specifične regije sekvenci nukleinskih kiselina i cijepaju fosfodiesterske veze između nukleotida koji se nalaze u sredini nukleinskih kiselina. Egzonukleaze cijepaju fosfodiesterske veze između nukleotida koji se nalaze na krajevima nukleinskih kiselina.
Slika 1: Aktivnost nukleaze
Što je endonukleaza?
Endonukleaza je vrsta nukleaze koja cijepa nukleinske kiseline iz sredine. Prepoznaje specifične nukleotidne sekvence nukleinske kiseline i prekida kemijske veze između nukleotida. Također su poznate kao restrikcijske endonukleaze budući da traže određena restrikcijska mjesta i cijepaju vezu te proizvode restrikcijske fragmente. Više od 100 restrikcijskih endonukleaza identificirano je u bakterijama i arhejama i dobivene su u komercijalne svrhe.
Restrikcijske endonukleaze se intenzivno koriste u biotehnologiji. Imaju vitalnu ulogu u molekularnom kloniranju. Većina njih su dimerni enzimi sastavljeni od dvije proteinske podjedinice. Dvije proteinske podjedinice obavijaju dvolančanu DNK i odvojeno cijepaju obje niti s obje strane. Postoje stotine vrsta restrikcijskih endonukleaza s jedinstvenim mjestima prepoznavanja u bakterijama. Zbog svoje visoke specifičnosti u restrikciji, cijepaju se samo na određenim sekvencama. Stoga se smatraju vrlo korisnim molekularnim alatima u tehnologiji rekombinantne DNA. Bez restrikcijskih endonukleaza proizvodnja rekombinantne molekule DNA nije moguća. Stvaranje rekombinantne molekule DNA osnovni je korak većine molekularno bioloških tehnologija.
Da razumiju jedinstveno prepoznavanje sekvence restrikcijskim endonukleazama, sljedeći primjer će pomoći čitateljima.
Bam HI je restrikcijska endonukleaza koja pretražuje sljedeće restrikcijsko mjesto u molekuli DNA (mjesto je prikazano crvenim slovima).
Kada Bam HI odcijepi nukleinsku kiselinu od restrikcijskog mjesta, proizvodi sljedeća dva fragmenta.
EcoRI je još jedna restrikcijska endonukleaza vrlo korisna u tehnologiji rekombinantne DNA koja djeluje na svoje specifično restrikcijsko mjesto prepoznavanja i cijepa DNA kao što je prikazano na slici 2.
Slika 2: EcoRI
Što je egzonukleaza?
Egzonukleaza je enzim nukleaza koji cijepa kemijske veze između nukleotida na 3’ ili 5’ krajevima lanaca nukleinskih kiselina. Razbija pojedinačne nukleotide na kraju lanca i proizvodi nukleozide prijenosom fosfatnih skupina u vodu. Egzonukleaze se nalaze u arhejama, bakterijama i eukariotima. U E coli prisutno je 17 različitih egzonukleaza uključujući DNA polimera 1, 2 i 3. Nekoliko DNA polimeraza iskazuje 3’ do 5’ egzonukleazu aktivnost korekture.
Egzonukleaze su važne u popravku DNA, genetskoj rekombinaciji, prevenciji nastanka mutacija, stabilizaciji genoma itd.
Slika 3: Djelovanje egzonukleaze RecBCD E Coli
Koja je razlika između endonukleaze i egzonukleaze?
Endonukleaza protiv egzonukleaze |
|
| Endonukleaza je vrsta enzima nukleaze koji cijepaju veze između nukleotida unutar molekule nukleinske kiseline. | Egzonukleaza je vrsta enzima nukleaze koji cijepaju vezu između nukleotida na 3’ ili 5’ krajevima molekule nukleinske kiseline. |
| Krajnji proizvodi | |
| Endonukleaze proizvode oligonukleotidne restrikcijske fragmente | Egzonukleotidi proizvode nukleozide |
| Funkcija | |
| Oni kidaju fosfodiesterske veze i proizvode restrikcijske fragmente. Ali oni uklanjaju nukleotide jedan po jedan. | Uklanjaju nukleotide jedan po jedan s krajeva nukleinskih kiselina. |
| Primjeri | |
| Primjeri uključuju Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Primjeri uključuju egzonukleazu I, egzonukleazu III, RecBCD (egzonukleazu V), RecJ egzonukleazu, egzonukleazu VIII/RecE, egzonukleazu IX, egzonukleazu T, egzonukleazu X itd. |
Sažetak – Endonukleaza protiv egzonukleaze
Nukleaze su odgovorne za kidanje fosfodiesterskih kemijskih veza između nukleotida nukleinskih kiselina. Nukleaze mogu djelovati unutar ili na krajevima lanca nukleinske kiseline. Prema mjestu djelovanja, u organizmima se nalaze dvije glavne vrste nukleaza. One su endonukleaza i egzonukleaza. Endonukleaze cijepaju nukleotide iz sredine lanca dok egzonukleaze cijepaju nukleotide s krajeva lanca nukleinske kiseline. Endonukleaze su vrlo važne u tehnologiji rekombinantne DNA jer prepoznaju specifične sekvence baza unutar lanca nukleinske kiseline i razbijaju veze između nukleotida.
