Διαφορά μεταξύ ενδονουκλεάσης και εξωνουκλεάσης

Κύρια διαφορά – Ενδονουκλεάση έναντι Εξωνουκλεάσης

Οι νουκλεάσες είναι μια κατηγορία υδρολασών που διασπούν τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων στα νουκλεϊκά οξέα, τόσο του DNA όσο και του RNA. Οι νουκλεάσες μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους με βάση τον τύπο του υποστρώματος νουκλεϊκού οξέος στο οποίο εργάζονται:ριβονουκλεάσες και δεοξυριβονουκλεάσες. Οι ριβονουκλεάσες λειτουργούν στο RNA ενώ οι δεοξυριβονουκλεάσες λειτουργούν στο DNA. Οι νουκλεάσες μπορούν επίσης να χωριστούν σε δύο ως ενδονουκλεάσες και εξωνουκλεάσες. Η κύρια διαφορά μεταξύ ενδονουκλεασών και εξωνουκλεασών είναι ότι η ενδονουκλεάση διασπά τον κλώνο νουκλεϊκού οξέος στη μέση ενώ η εξωνουκλεάση διασπά κλώνους νουκλεϊκού οξέος από τα άκρα . Ο κύριος ρόλος των νουκλεασών μέσα στο κύτταρο είναι να συμμετέχουν στους μηχανισμούς επιδιόρθωσης του DNA.

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι η Ενδονουκλεάση
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Συνάρτηση
2. Τι είναι η Εξωνουκλεάση
      – Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Συνάρτηση
3. Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της ενδονουκλεάσης και της εξωνουκλεάσης
      – Περίληψη κοινών χαρακτηριστικών
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενδονουκλεάσης και εξωνουκλεάσης
      – Σύγκριση βασικών διαφορών

Βασικοί όροι:DNA, επιδιόρθωση DNA, ενδονουκλεάση, εξωνουκλεάση, ενδονουκλεάσες περιορισμού, θέση περιορισμού, RNA

Τι είναι η Ενδονουκλεάση

Μια ενδονουκλεάση είναι μια κατηγορία υδρολάσης που διασπά τα νουκλεϊκά οξέα στη μέση. Η δράση των ενδονουκλεασών μπορεί να οδηγήσει σε δύο ή περισσότερα θραύσματα νουκλεϊκών οξέων. Οι ενδονουκλεάσες είναι ικανές να δρουν τόσο στο DNA όσο και στο RNA. Η διάσπαση ορισμένων ενδονουκλεασών όπως οι δεοξυριβονουκλεάσες (DNases) είναι μη ειδική. Ωστόσο, πολλές ενδονουκλεάσες διασπούν τις στοχευόμενες νουκλεοτιδικές αλληλουχίες με συγκεκριμένο τρόπο. Αυτοί οι τύποι ειδικών ενδονουκλεασών ονομάζονται ενδονουκλεάσες περιορισμού . Είναι ικανά να αναγνωρίζουν μια συγκεκριμένη αλληλουχία του κλώνου νουκλεϊκού οξέος. Έτσι, αυτές οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες υφίστανται μια περίοδο υστέρησης πριν από τη δράση τους στο νουκλεϊκό οξύ, σαρώνοντας τη συγκεκριμένη νουκλεοτιδική αλληλουχία. Αυτή η συγκεκριμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων ονομάζεται θέση περιορισμού.

Εικόνα 1:Η δράση του Hind III

Μια τυπική θέση περιορισμού είναι μια παλινδρομική αλληλουχία τεσσάρων έως έξι νουκλεοτιδίων. Πολλές περιοριστικές ενδονουκλεάσες διασπούν κλώνους DNA, αφήνοντας μονόκλωνα άκρα που ονομάζονται κολλώδη άκρα . Στη γενετική μηχανική, αυτοί οι τύποι ενδονουκλεασών περιορισμού χρησιμοποιούνται ευρέως για την παραγωγή ανασυνδυασμένου DNA με σύνδεση διαφορετικών, επιθυμητών κλώνων DNA μαζί. Η μεθυλίωση του DNA σε ανώτερους οργανισμούς αποτρέπει τη δράση των ενδονουκλεασών στο γονιδίωμά τους. Ωστόσο, το προκαρυωτικό DNA στερείται μεθυλίωσης. Επομένως, το προκαρυωτικό DNA σε έναν ευκαρυωτικό ξενιστή μπορεί εύκολα να στοχευτεί για διάσπαση. Ο σχηματισμός κολλώδους άκρου από τη δράση της περιοριστικής ενδονουκλεάσης, Hin Το d III φαίνεται στο σχήμα 1 .

Τι είναι η Εξωνουκλεάση

Η εξωνουκλεάση είναι ένας τύπος υδρολασών που διασπούν την αλυσίδα νουκλεϊκού οξέος στο άκρο της. Οι εξωνουκλεάσες απομακρύνουν τα νουκλεοτίδια ένα προς ένα από την αλυσίδα του νουκλεϊκού οξέος υδρολύοντας τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς είτε στα άκρα 3' ή 5'. Τρεις τύποι εξωνουκλεασών μπορούν να αναγνωριστούν τόσο σε προκαρυώτες όσο και σε ευκαρυώτες. Είναι εξωνουκλεάσες 5' έως 3', εξωνουκλεάσες 3' έως 5' και εξωνουκλεάσες ειδικές για πολυ (Α) 3' έως 5'. Και οι τρεις τύποι έχουν ρόλο στην ανακύκλωση του mRNA. Η πολυμεράση III του DNA E.coli, η οποία καταλύει την προσθήκη νουκλεοτιδίων στον αναπτυσσόμενο κλώνο κατά την αντιγραφή του προκαρυωτικού DNA, αποτελείται από δραστηριότητα εξωνουκλεάσης 3' έως 5' στην ε υπομονάδα της. Η υπομονάδα ε αφαιρεί τα λανθασμένα νουκλεοτίδια από το τέλος της αναπτυσσόμενης αλυσίδας.

Εικόνα 2:Τομέας εξωνουκλεάσης 3' έως 5' της DNA πολυμεράσης Ι

Η δραστηριότητα εξωνουκλεάσης 3' έως 5' της DNA πολυμεράσης III ονομάζεται δραστηριότητα διόρθωσης του ενζύμου. Η πολυμεράση DNA Ι έχει δραστικότητα εξωνουκλεάσης 5' έως 3' καθώς και δραστικότητα εξωνουκλεάσης 3' έως 5'. Η δραστηριότητα εξωνουκλεάσης 5' έως 3' μπορεί να αφαιρέσει έως και δέκα νουκλεοτίδια κάθε φορά. Οι εξωνουκλεάσες παίζουν ζωτικό ρόλο στη διόρθωση του DNA, την επιδιόρθωση του DNA και τη σταθεροποίηση του DNA. Η περιοχή 3' έως 5' εξωνουκλεάσης της DNA πολυμεράσης Ι φαίνεται στο σχήμα 2.

Ομοιότητες μεταξύ Ενδονουκλεάσης και Εξωνουκλεάσης

• Η ενδονουκλεάση και η εξωνουκλεάση είναι δύο τύποι νουκλεασών που διασπούν τα νουκλεϊκά οξέα.
• Τόσο οι ενδονουκλεάσες όσο και οι εξωνουκλεάσες δρουν τόσο στο DNA όσο και στο RNA.
• Και οι δύο νουκλεάσες εμπλέκονται στην επιδιόρθωση του DNA μέσα στο κύτταρο.

Διαφορά μεταξύ ενδονουκλεάσης και εξωνουκλεάσης

Ορισμός

Ενδονουκλεάση: Η ενδονουκλεάση αναφέρεται σε ένα ένζυμο που διασπά την πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα που διαχωρίζει νουκλεοτίδια εκτός από τα δύο ακραία.

Εξωνουκλεάση: Η εξωνουκλεάση αναφέρεται σε ένα ένζυμο που διασπά την πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα από το τέλος της αλυσίδας αφαιρώντας τα νουκλεοτίδια ένα προς ένα.

Μηχανισμός Δράσης

Ενδονουκλεάση: Οι ενδονουκλεάσες διασπούν τα νουκλεϊκά οξέα στη μέση των νουκλεϊκών οξέων.

Εξωνουκλεάση:  Οι εξωνουκλεάσες διασπούν τα νουκλεϊκά οξέα στα άκρα.

Φάση καθυστέρησης

Ενδονουκλεάση: Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες υφίστανται μια περίοδο καθυστέρησης πριν από τη δραστηριότητά τους.

Εξωνουκλεάση:  Η εξωνουκλεάση δεν έχει περίοδο υστέρησης πριν από τη δραστηριότητά τους.

Αποτελέσματα

Ενδονουκλεάση: Οι ενδονουκλεάσες έχουν ως αποτέλεσμα ολιγονουκλεοτίδια.

Εξωνουκλεάση:  Οι εξωνουκλεάσες καταλήγουν σε μεμονωμένα νουκλεοτίδια ή νουκλεοζίτες.

Αμβλεία/κολλώδη άκρα

Ενδονουκλεάση: Οι ενδονουκλεάσες μπορεί να σχηματίζουν είτε αμβλεία είτε κολλώδη άκρα.

Εξωνουκλεάση:  Οι εξωνουκλεάσες σχηματίζουν κολλώδη άκρα.

Ρόλος

Ενδονουκλεάση: Οι ενδονουκλεάσες εμποδίζουν την είσοδο παθογόνων μικροοργανισμών.

Εξωνουκλεάση:  Οι εξωνουκλεάσες δεν έχουν σημαντικό ρόλο στην παρεμπόδιση της εισόδου παθογόνων.

Παραδείγματα

Ενδονουκλεάση: DNases, S1 νουκλεάση και περιοριστικά ένζυμα όπως το Bam H1, Hin d III και Eco Το RI είναι τα παραδείγματα των ενδονουκλεασών.

Εξωνουκλεάση:  Το δηλητήριο φιδιού, η φωσφοδιεστεράση σπλήνας, ο τομέας εξωνουκλεάσης 3' έως 5' της DNA πολυμεράσης III, η δραστηριότητα εξωνουκλεάσης 5' έως 3' και ο τομέας εξωνουκλεάσης 3' έως 5' της πολυμεράσης DNA Ι είναι παραδείγματα εξωνουκλεασών.

Συμπέρασμα

Οι ενδονουκλεάσες και οι εξωνουκλεάσες είναι δύο τύποι νουκλεασών, οι οποίες διασπούν τα νουκλεϊκά οξέα υδρολύοντας τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων. Οι ενδονουκλεάσες διασπούν την πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα στη μέση ενώ οι εξωνουκλεάσες διασπούν την πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα στα άκρα. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες είναι ένας τύπος ενδονουκλεασών που διασπούν την πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα σε μια συγκεκριμένη αλληλουχία. Οι εξωνουκλεάσες είναι σημαντικές για τη διόρθωση του αντιγραφόμενου DNA. Ωστόσο, η κύρια διαφορά μεταξύ ενδονουκλεάσης και εξωνουκλεάσης είναι ο τόπος διάσπασης της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας.

Αναφορά:

1. McMahon, Mary και O. Wallace. «Τι είναι η Ενδονουκλεάση;» WiseGEEK. Conjecture Corporation, 04 Ιουλίου 2017. Web. Διαθέσιμο εδώ. 08 Αυγούστου 2017. 
2. "Εξωνουκλεάση." Βικιπαίδεια. Wikimedia Foundation, 01 Αυγούστου 2017. Web. Διαθέσιμο εδώ. 08 Αυγούστου 2017.
3. Lodish, Harvey. «Η Μηχανή Αντιγραφής του DNA». Μοριακή Κυτταρική Βιολογία. 4η έκδοση.Η.Π.Α. National Library of Medicine, 01 Ιαν. 1970. Web. Διαθέσιμο εδώ. 08 Αυγούστου 2017. 

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "HindIII Restriction site and sticky ends vector" By Helixitta – Δική εργασία (CC BY-SA 4.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "Poly I structure" Από Christopherrussell – Gunther S, Rother K, Frommel C (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia