Sự khác biệt chính - Endonuclease và Exonuclease
Trước khi xem xét sự khác biệt giữa endonuclease và exonuclease, điều quan trọng là phải biết chính xác nuclease là gì. Một nuclease là một enzyme có khả năng phân cắt các liên kết phosphodiester giữa các nucleotide trong axit nucleic. Endonuclease và exonuclease là hai phân loại của nuclease. Sự khác biệt chính giữa endonuclease và exonuclease là endonuclease phân cắt liên kết giữa các nucleotide trong phân tử axit nucleic trong khi exonuclease phân cắt liên kết giữa các nucleotide ở đầu 3 'hoặc 5' của phân tử axit nucleic.
Nuclease là gì?
Một nuclease là một enzyme có khả năng phân cắt các liên kết phosphodiester giữa các nucleotide trong axit nucleic. Nó thuộc nhóm enzyme hydrolase vì nó thủy phân các liên kết hóa học giữa các nucleotide. Enzyme này cần thiết cho các cơ chế sửa chữa DNA tự nhiên xảy ra trong tế bào và trong các quy trình công nghệ sinh học như nhân bản gen, công nghệ DNA tái tổ hợp, RFLP, AFLP, giải trình tự gen, liệu pháp gen, lập bản đồ bộ gen, v.v.
Có hai loại nuclease chính: ribonuclease và deoxyribonuclease, chúng hoạt động và phá vỡ các liên kết hóa học giữa các đơn phân của RNA và DNA, tương ứng. Theo vị trí hoạt động của các nucleaza, chúng được phân loại thêm thành hai nhóm là endonuclease và exonuclease. Endonuclease nhận ra các vùng trình tự cụ thể của các axit nucleic và phân cắt các liên kết photphodiester giữa các nucleotide nằm ở giữa các axit nucleic. Các exonucleases phân cắt các liên kết phosphodiester giữa các nucleotide nằm ở đầu các axit nucleic.
Hình 1: Hoạt động Nuclease
Endonuclease là gì?
Endonuclease là một loại nucleaza phân cắt axit nucleic từ phần giữa. Nó nhận biết các trình tự nucleotide cụ thể của axit nucleic và phá vỡ các liên kết hóa học giữa các nucleotide. Chúng còn được gọi là endonuclease giới hạn vì chúng tìm kiếm các vị trí giới hạn cụ thể và phân cắt liên kết và tạo ra các đoạn giới hạn. Hơn 100 endonuclease hạn chế được xác định trong vi khuẩn và vi khuẩn cổ và được thu thập cho mục đích thương mại.
Endonucleases hạn chế được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc nhân bản phân tử. Hầu hết chúng là các enzym dimeric bao gồm hai tiểu đơn vị protein. Hai tiểu đơn vị protein bọc DNA sợi đôi và tách riêng rẽ cả hai sợi từ cả hai phía. Có hàng trăm loại endonuclease giới hạn với các vị trí nhận biết duy nhất ở vi khuẩn. Do tính đặc hiệu cao trong hạn chế, chúng chỉ phân cắt ở các trình tự cụ thể. Do đó, chúng được coi là công cụ phân tử rất hữu ích trong công nghệ DNA tái tổ hợp. Nếu không có endonuclease giới hạn, việc sản xuất phân tử DNA tái tổ hợp là không thể. Tạo phân tử DNA tái tổ hợp là bước cơ bản của hầu hết các công nghệ sinh học phân tử.
Để hiểu cách nhận dạng trình tự duy nhất bằng endonucleases hạn chế, ví dụ sau sẽ giúp ích cho người đọc.
Bam HI là endonuclease giới hạn tìm kiếm vị trí giới hạn sau trong phân tử DNA (vị trí được hiển thị bằng chữ đỏ).
Khi Bam HI tách axit nucleic khỏi vị trí giới hạn, nó tạo ra hai đoạn sau.
EcoRI là một endonuclease giới hạn khác rất hữu ích trong công nghệ DNA tái tổ hợp hoạt động trên vị trí nhận dạng giới hạn cụ thể của nó và phân cắt DNA như trong hình 2.
Hình 2: EcoRI
Exonuclease là gì?
Exonuclease là một enzyme nuclease phân cắt các liên kết hóa học giữa các nucleotide ở đầu 3’hoặc 5’ của chuỗi axit nucleic. Nó phá vỡ các nucleotide đơn ở cuối chuỗi và tạo ra các nucleoside bằng cách chuyển các nhóm phosphate vào nước. Exonucleases được tìm thấy trong vi khuẩn cổ, vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn. Trong E coli, có 17 exonuclease khác nhau hiện diện bao gồm DNA polymera 1, 2 và 3. Một số DNA polymerase thể hiện hoạt động hiệu đính exonuclease từ 3’đến 5’.
Exonucleases rất quan trọng trong việc sửa chữa DNA, tái tổ hợp di truyền, ngăn ngừa sự xuất hiện của các đột biến, ổn định bộ gen, v.v.
Hình 3: Hành động Exonuclease của RecBCD của E Coli
Sự khác biệt giữa Endonuclease và Exonuclease là gì?
Endonuclease vs Exonuclease |
|
| Endonuclease là một loại enzym nuclease phân cắt các liên kết giữa các nucleotide trong phân tử axit nucleic. | Exonuclease là một loại enzyme nuclease phân cắt liên kết giữa các nucleotide ở đầu 3’hoặc 5’ của phân tử axit nucleic. |
| Sản phẩm cuối | |
| Endonucleases tạo ra các đoạn giới hạn oligonucleotide | Exonucleotide tạo ra nucleoside |
| Chức năng | |
| Chúng phá vỡ liên kết phosphodiester và tạo ra các đoạn giới hạn. Nhưng họ chấm loại bỏ từng nucleotide một. | Chúng loại bỏ từng nucleotide một từ đầu của axit nucleic. |
| Ví dụ | |
| Ví dụ bao gồm Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Ví dụ bao gồm Exonuclease I, Exonuclease III, RecBCD (Exonuclease V), RecJ exonuclease, Exonuclease VIII / RecE, Exonuclease IX, Exonuclease T, Exonuclease X, v.v. |
Tóm tắt - Endonuclease vs Exonuclease
Nucleases chịu trách nhiệm phá vỡ các liên kết hóa học phosphodiester giữa các nucleotide của axit nucleic. Các nucleaza có thể hoạt động bên trong hoặc ở phần cuối của chuỗi axit nucleic. Theo vị trí hoạt động, hai loại nucleaza chính được tìm thấy trong sinh vật. Chúng là endonuclease và exonuclease. Endonucleases phân cắt nucleotide từ giữa chuỗi trong khi exonucleases phân cắt nucleotide từ các đầu của chuỗi axit nucleic. Endonuclease rất quan trọng trong công nghệ DNA tái tổ hợp vì chúng nhận ra trình tự bazơ cụ thể trong chuỗi axit nucleic và phá vỡ liên kết giữa các nucleotide.
