Hauptunterschied – Endonuklease vs. Exonuklease
Bevor wir uns den Unterschied zwischen Endonuklease und Exonuklease ansehen, ist es wichtig zu wissen, was genau eine Nuklease ist. Eine Nuklease ist ein Enzym, das Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden in Nukleinsäuren sp alten kann. Endonuklease und Exonuklease sind zwei Klassifikationen von Nukleasen. Der Hauptunterschied zwischen Endonuklease und Exonuklease besteht darin, dass Endonukleasen die Bindungen zwischen Nukleotiden innerhalb des Nukleinsäuremoleküls sp alten, während Exonukleasen die Bindung zwischen Nukleotiden an den 3'- oder 5'-Enden des Nukleinsäuremoleküls sp alten.
Was ist eine Nuklease?
Eine Nuklease ist ein Enzym, das Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden in Nukleinsäuren sp alten kann. Es gehört zur Enzymgruppe der Hydrolasen, da es die chemischen Bindungen zwischen Nukleotiden hydrolysiert. Dieses Enzym ist essentiell für natürliche DNA-Reparaturmechanismen, die in den Zellen und in biotechnologischen Prozessen wie Genklonierung, rekombinante DNA-Technologie, RFLP, AFLP, Gensequenzierung, Gentherapie, Genomkartierung usw. auftreten.
Es gibt zwei Haupttypen von Nukleasen: Ribonuklease und Desoxyribonuklease, die wirken und die chemischen Bindungen zwischen RNA- bzw. DNA-Monomeren aufbrechen. Entsprechend dem Wirkungsort der Nukleasen werden sie weiter in zwei Gruppen eingeteilt, nämlich Endonuklease und Exonuklease. Endonukleasen erkennen bestimmte Sequenzbereiche der Nukleinsäuren und sp alten die Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden, die sich in der Mitte der Nukleinsäuren befinden. Exonukleasen sp alten Phosphodiesterbindungen zwischen Nukleotiden, die sich an den Enden der Nukleinsäuren befinden.
Abbildung 1: Nukleaseaktivität
Was ist eine Endonuklease?
Endonuklease ist eine Art Nuklease, die Nukleinsäuren von der Mitte her sp altet. Es erkennt spezifische Nukleotidsequenzen von Nukleinsäuren und bricht die chemischen Bindungen zwischen Nukleotiden auf. Sie sind auch als Restriktionsendonucleasen bekannt, da sie spezifische Restriktionsstellen suchen und die Bindung sp alten und Restriktionsfragmente produzieren. Mehr als 100 Restriktionsendonucleasen sind in Bakterien und Archaeen identifiziert und werden für kommerzielle Zwecke bezogen.
Restriktionsendonucleasen werden in großem Umfang in der Biotechnologie eingesetzt. Sie spielen eine wichtige Rolle beim molekularen Klonen. Die meisten von ihnen sind dimere Enzyme, die aus zwei Proteinuntereinheiten bestehen. Zwei Proteinuntereinheiten umhüllen die doppelsträngige DNA und sp alten beide Stränge getrennt von beiden Seiten. Es gibt Hunderte von Arten von Restriktionsendonucleasen mit einzigartigen Erkennungsstellen in Bakterien. Aufgrund ihrer hohen Restriktionsspezifität sp alten sie nur an bestimmten Sequenzen. Daher werden sie als äußerst nützliche molekulare Werkzeuge in der rekombinanten DNA-Technologie angesehen. Ohne Restriktionsendonucleasen ist die Produktion rekombinanter DNA-Moleküle nicht möglich. Die Herstellung des rekombinanten DNA-Moleküls ist der grundlegende Schritt der meisten molekularbiologischen Technologien.
Um die einzigartige Sequenzerkennung durch Restriktionsendonucleasen zu verstehen, wird das folgende Beispiel den Lesern helfen.
Bam HI ist eine Restriktionsendonuclease, die die folgende Restriktionsstelle im DNA-Molekül durchsucht (Stelle ist in roten Buchstaben dargestellt).
Sobald Bam HI die Nukleinsäure von der Restriktionsstelle absp altet, produziert es die folgenden zwei Fragmente.
EcoRI ist eine weitere Restriktionsendonuclease, die in der rekombinanten DNA-Technologie sehr nützlich ist. Sie wirkt auf ihre spezifische Restriktionserkennungsstelle und sp altet DNA, wie in Abbildung 2 gezeigt.
Abbildung 2: EcoRI
Was ist eine Exonuklease?
Exonuklease ist ein Nukleaseenzym, das chemische Bindungen zwischen Nukleotiden an den 3'- oder 5'-Enden der Nukleinsäureketten sp altet. Es bricht einzelne Nukleotide am Ende der Kette und produziert Nukleoside, indem es Phosphatgruppen auf Wasser überträgt. Exonukleasen kommen in Archaeen, Bakterien und Eukaryoten vor. In E. coli sind 17 verschiedene Exonukleasen vorhanden, darunter die DNA-Polymerasen 1, 2 und 3. Mehrere DNA-Polymerasen zeigen 3’- bis 5’-Exonuklease-Korrekturleseaktivität.
Exonukleasen sind wichtig bei der DNA-Reparatur, der genetischen Rekombination, der Verhinderung des Auftretens von Mutationen, der Genomstabilisierung usw.
Abbildung 3: Exonukleasewirkung von RecBCD von E. Coli
Was ist der Unterschied zwischen Endonuklease und Exonuklease?
Endonuklease vs. Exonuklease |
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| Endonuklease ist eine Art Nukleaseenzym, das die Bindungen zwischen Nukleotiden innerhalb des Nukleinsäuremoleküls sp altet. | Exonuklease ist eine Art Nukleaseenzym, das die Bindung zwischen Nukleotiden an den 3'- oder 5'-Enden des Nukleinsäuremoleküls sp altet. |
| Endprodukte | |
| Endonukleasen produzieren Oligonukleotid-Restriktionsfragmente | Exonukleotide produzieren Nukleoside |
| Funktion | |
| Sie brechen Phosphodiesterbindungen und produzieren Restriktionsfragmente. Aber sie entfernen Nukleotide nacheinander. | Sie entfernen Nukleotide nacheinander von den Enden der Nukleinsäuren. |
| Beispiele | |
| Beispiele sind Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Beispiele sind Exonuclease I, Exonuclease III, RecBCD (Exonuclease V), Exonuclease RecJ, Exonuclease VIII/RecE, Exonuclease IX, Exonuclease T, Exonuclease X usw. |
Zusammenfassung – Endonuklease vs. Exonuklease
Nukleasen sind für das Aufbrechen von chemischen Phosphodiester-Bindungen zwischen Nukleotiden der Nukleinsäuren verantwortlich. Nukleasen können innerhalb oder an den Enden der Nukleinsäurekette wirken. Je nach Wirkungsort kommen in Organismen zwei Haupttypen von Nukleasen vor. Sie sind Endonuklease und Exonuklease. Endonukleasen sp alten Nukleotide aus der Mitte der Kette, während Exonukleasen Nukleotide von den Enden der Nukleinsäurekette sp alten. Endonukleasen sind in der rekombinanten DNA-Technologie von großer Bedeutung, da sie spezifische Basensequenzen innerhalb der Nukleinsäurekette erkennen und Bindungen zwischen Nukleotiden aufbrechen.
