Основное различие - эндонуклеаза против экзонуклеазы

Нуклеазы - это класс гидролаз, которые расщепляют фосфодиэфирные связи между нуклеотидами в нуклеиновых кислотах, как ДНК, так и РНК. Нуклеазы можно разделить на два типа в зависимости от типа нуклеиновой кислоты субстрата, с которой они работают: рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы. Рибонуклеазы действуют на РНК, тогда как дезоксирибонуклеаза воздействует на ДНК. Нуклеазы также можно разделить на две: эндонуклеазы и экзонуклеазы. В главное отличие между эндонуклеазами и экзонуклеазами заключается в том, что эндонуклеаза расщепляет цепь нуклеиновой кислоты в середине, тогда как экзонуклеаза отщепляет цепи нуклеиновой кислоты с концов. Основная роль нуклеаз внутри клетки заключается в участии в механизмах репарации ДНК.

Ключевые области покрыты

1. Что такое эндонуклеаза - Определение, характеристики, функции 2. Что такое экзонуклеаза - Определение, характеристики, функции 3. Каковы сходства между эндонуклеазой и экзонуклеазой? - Обзор общих черт 4. В чем разница между эндонуклеазой и экзонуклеазой? - Сравнение основных различий

Ключевые термины: ДНК, репарация ДНК, эндонуклеаза, экзонуклеаза, эндонуклеазы рестрикции, сайт рестрикции, РНК.

Что такое эндонуклеаза

Эндонуклеаза - это класс гидролаз, который расщепляет нуклеиновые кислоты в середине. Действие эндонуклеаз может привести к образованию двух или более фрагментов нуклеиновых кислот. Эндонуклеазы способны действовать как на ДНК, так и на РНК. Расщепление некоторых эндонуклеаз, таких как дезоксирибонуклеазы (ДНКазы), неспецифично. Однако многие эндонуклеазы специфическим образом расщепляют целевые нуклеотидные последовательности. Эти специфические эндонуклеазы называются эндонуклеазы рестрикции. Они способны распознавать конкретную последовательность цепи нуклеиновой кислоты. Таким образом, эти эндонуклеазы рестрикции претерпевают период задержки перед их действием на нуклеиновую кислоту, сканируя конкретную нуклеотидную последовательность. Эта специфическая нуклеотидная последовательность называется сайтом рестрикции.

Рисунок 1: Действие Hind III

Типичный сайт рестрикции представляет собой палиндромную последовательность из четырех-шести нуклеотидов. Многие эндонуклеазы рестрикции расщепляют цепи ДНК, оставляя одноцепочечные концы, называемые липкие концы. В генной инженерии этот тип эндонуклеаз рестрикции широко используется для получения рекомбинантной ДНК путем лигирования различных желаемых цепей ДНК вместе. Метилирование ДНК у высших организмов предотвращает действие эндонуклеаз на их геном. Однако в прокариотической ДНК отсутствует метилирование. Следовательно, прокариотическая ДНК в эукариотическом хозяине может быть легко нацелена на расщепление. Образование липких концов под действием эндонуклеазы рестрикции Hin d III показано на рисунке 1.

Что такое экзонуклеаза

Экзонуклеаза - это тип гидролаз, расщепляющих цепь нуклеиновой кислоты на ее конце. Экзонуклеазы удаляют нуклеотиды один за другим из цепи нуклеиновой кислоты путем гидролиза фосфодиэфирных связей на 3’или 5’ концах. Как у прокариот, так и у эукариот можно идентифицировать три типа экзонуклеаз. Это экзонуклеаза от 5’к 3’, экзонуклеаза от 3’к 5’ и поли (A) -специфические экзонуклеазы от 3’к 5’. Все три типа играют роль в обороте мРНК. ДНК-полимераза III E.coli, которая катализирует добавление нуклеотидов к растущей цепи во время репликации прокариотической ДНК, проявляет 3’к 5’ экзонуклеазной активности в ее ε-субъединице. Субъединица ε удаляет неправильно спаренные нуклеотиды с конца растущей цепи.

Рисунок 2: 3’к 5’ экзонуклеазный домен ДНК-полимеразы I

Экзонуклеазная активность от 3’до 5’ ДНК-полимеразы III называется корректирующей активностью фермента. ДНК-полимераза I обладает как экзонуклеазной активностью от 5’к 3’, так и экзонуклеазной активностью от 3’к 5’. Экзонуклеазная активность от 5’к 3’ может удалять до десяти нуклеотидов за раз. Экзонуклеазы играют жизненно важную роль в проверке ДНК, репарации ДНК и стабилизации ДНК. 3’к 5’ экзонуклеазный домен ДНК-полимеразы I показан на рисунке 2.

Сходства между эндонуклеазой и экзонуклеазой

Разница между эндонуклеазой и экзонуклеазой

Определение

Эндонуклеаза: Эндонуклеаза относится к ферменту, который расщепляет полинуклеотидную цепь, разделяющую нуклеотиды, отличные от двух концевых.

Экзонуклеаза: Экзонуклеаза относится к ферменту, который отщепляет полинуклеотидную цепь от конца цепи, удаляя нуклеотиды один за другим.

Механизм действия

Эндонуклеаза: Эндонуклеазы расщепляют нуклеиновые кислоты в середине нуклеиновых кислот.

Экзонуклеаза: Экзонуклеазы расщепляют нуклеиновые кислоты на концах.

Фаза задержки

Эндонуклеаза: Эндонуклеазы рестрикции претерпевают период задержки перед своей активностью.

Экзонуклеаза: Экзонуклеаза не имеет периода задержки перед своей активностью.

Полученные результаты

Эндонуклеаза: Эндонуклеазы приводят к олигонуклеотидам.

Экзонуклеаза: Экзонуклеазы приводят к единичным нуклеотидам или нуклеозидам.

Тупые / липкие концы

Эндонуклеаза: Эндонуклеазы могут образовывать тупые или липкие концы.

Экзонуклеаза: Экзонуклеазы образуют липкие концы.

Роль

Эндонуклеаза: Эндонуклеазы блокируют проникновение патогенов.

Экзонуклеаза: Экзонуклеазы не играют значительной роли в блокировании проникновения патогенов.

Примеры

Эндонуклеаза: ДНКазы, нуклеаза S1 и рестрикционные ферменты, такие как Bam H1, Hin d III и Eco RI, являются примерами эндонуклеаз.

Экзонуклеаза: Змеиный яд, фосфодиэстераза селезенки, 3’к 5’ экзонуклеазному домену ДНК-полимеразы III, 5’к 3’ экзонуклеазной активности и 3’к 5’ экзонуклеазному домену ДНК-полимеразы I являются примерами экзонуклеаз.

Заключение

Эндонуклеазы и экзонуклеазы - это два типа нуклеаз, которые расщепляют нуклеиновые кислоты путем гидролиза фосфодиэфирных связей между нуклеотидами. Эндонуклеазы расщепляют полинуклеотидную цепь в середине, тогда как экзонуклеазы расщепляют полинуклеотидную цепь на концах. Эндонуклеазы рестрикции представляют собой тип эндонуклеаз, которые расщепляют полинуклеотидную цепь по определенной последовательности. Экзонуклеазы важны для проверки реплицированной ДНК. Однако основное различие между эндонуклеазой и экзонуклеазой заключается в месте расщепления полинуклеотидной цепи.

Ссылка:

1. МакМэхон, Мэри и О. Уоллес. «Что такое эндонуклеаза?» WiseGEEK. Conjecture Corporation, 4 июля 2017 г. Web. Доступна здесь. 8 августа 2017 г. 2. «Экзонуклеаза». Википедия. Фонд Викимедиа, 1 августа 2017 г. Web. Доступна здесь. 8 августа 2017 г. 3. Лодиш, Харви. «Машина репликации ДНК». Молекулярная клеточная биология. 4-е издание. Национальная медицинская библиотека, 1 января 1970 г. Web. Доступна здесь. 8 августа 2017 г.

Изображение предоставлено:

1. «Сайт ограничения HindIII и вектор липких концов» Автор Helixitta - собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia2. «Структура Poly I» Кристоферруссел - Гюнтер С., Ротер К., Фроммель С. (CC BY-SA 3.0) через Commons Wikimedia