Belangrijkste verschil - Endonuclease versus exonuclease

Nucleasen zijn een klasse van hydrolasen die de fosfodiesterbindingen tussen de nucleotiden in de nucleïnezuren, zowel DNA als RNA, splitsen. De nucleasen kunnen worden onderverdeeld in twee typen op basis van het type substraatnucleïnezuur waarop ze werken: ribonucleasen en deoxyribonucleasen. Ribonucleasen werken op RNA, terwijl deoxyribonuclease op DNA werken. Nucleasen kunnen ook in tweeën worden verdeeld als endonucleasen en exonucleasen. De grootste verschil tussen endonucleasen en exonucleasen is dat: endonuclease splitst de nucleïnezuurstreng in het midden terwijl exonuclease de nucleïnezuurstrengen van de uiteinden splitst. De belangrijkste rol van nucleasen in de cel is om deel te nemen aan de DNA-reparatiemechanismen.

Belangrijkste gebieden die worden gedekt

1. Wat is een endonuclease? - Definitie, kenmerken, functie 2. Wat is een exonuclease? - Definitie, kenmerken, functie 3. Wat zijn de overeenkomsten tussen endonuclease en exonuclease? – Overzicht van gemeenschappelijke functies 4. Wat is het verschil tussen endonuclease en exonuclease? – Vergelijking van de belangrijkste verschillen

Sleutelbegrippen: DNA, DNA-reparatie, endonuclease, exonuclease, restrictie-endonucleasen, restrictieplaats, RNA

Wat is een endonuclease?

Een endonuclease is een klasse van hydrolase die nucleïnezuren in het midden splitst. De werking van endonucleasen kan resulteren in twee of meer fragmenten van nucleïnezuren. Endonucleasen kunnen inwerken op zowel DNA als RNA. De splitsing van sommige endonucleasen zoals deoxyribonucleasen (DNasen) is niet-specifiek. Veel endonucleasen splitsen de doelnucleotidesequenties echter op een specifieke manier. Dit soort specifieke endonucleasen worden restrictie endonucleasen. Ze zijn in staat om een ​​specifieke sequentie van de nucleïnezuurstreng te herkennen. Deze restrictie-endonucleasen ondergaan dus een vertragingsperiode voorafgaand aan hun werking op het nucleïnezuur, waarbij wordt gescand op de specifieke nucleotidesequentie. Deze specifieke nucleotidesequentie wordt de restrictieplaats genoemd.

Figuur 1: De actie van Hind III

Een typische restrictieplaats is een palindroomsequentie van vier tot zes nucleotiden. Veel restrictie-endonucleasen splitsen DNA-strengen, waardoor enkelstrengige uiteinden overblijven, genaamd plakkerige uiteinden. Bij genetische manipulatie worden dit type restrictie-endonucleasen veel gebruikt om recombinant DNA te produceren door verschillende, gewenste DNA-strengen aan elkaar te ligeren. DNA-methylering in hogere organismen voorkomt de werking van endonucleasen op hun genoom. Prokaryotisch DNA mist echter methylering. Daarom kan prokaryotisch DNA in een eukaryote gastheer gemakkelijk worden gericht op splitsing. De vorming van kleverige uiteinden door de werking van het restrictie-endonuclease, Hind III, wordt getoond in figuur 1.

Wat is een exonuclease?

Een exonuclease is een type hydrolasen dat de nucleïnezuurketen aan het einde splitst. Exonucleasen verwijderen nucleotiden één voor één uit de nucleïnezuurketen door de fosfodiesterbindingen aan 3'- of 5'-uiteinden te hydrolyseren. Drie soorten exonucleasen kunnen worden geïdentificeerd in zowel prokaryoten als eukaryoten. Het zijn 5' tot 3' exonuclease, 3' tot 5' exonuclease en poly (A)-specifieke 3' tot 5' exonucleasen. Alle drie typen spelen een rol bij de omzet van mRNA. Het E.coli DNA-polymerase III, dat de toevoeging van nucleotiden aan de groeiende streng katalyseert tijdens prokaryotische DNA-replicatie, bestaat uit 3' tot 5' exonuclease-activiteit in zijn ε-subeenheid. De ε-subeenheid verwijdert de verkeerd gepaarde nucleotiden van het einde van de groeiende keten.

Figuur 2: 3' tot 5' exonucleasedomein van DNA-polymerase I

De 3'- tot 5'-exonuclease-activiteit van het DNA-polymerase III wordt de proefleesactiviteit van het enzym genoemd. Het DNA-polymerase I heeft zowel 5'- tot 3'-exonuclease-activiteit als 3'-tot 5'-exonuclease-activiteit. De 5'- tot 3'-exonuclease-activiteit kan tot tien nucleotiden tegelijk verwijderen. Exonucleasen spelen een cruciale rol bij het proeflezen van DNA, DNA-reparatie en DNA-stabilisatie. Het 3'- tot 5'-exonucleasedomein van het DNA-polymerase I wordt getoond in figuur 2.

Overeenkomsten tussen endonuclease en exonuclease

Verschil tussen endonuclease en exonuclease

Definitie

endonuclease: Endonuclease verwijst naar een enzym dat de polynucleotideketen splitst die andere nucleotiden scheidt dan de twee uiteinden.

exonuclease: Exonuclease verwijst naar een enzym dat de polynucleotideketen van het einde van de keten splitst door de nucleotiden één voor één te verwijderen.

Werkingsmechanisme

endonuclease: Endonucleasen splitsen nucleïnezuren in het midden van de nucleïnezuren.

exonuclease: Exonucleasen splitsen nucleïnezuren aan de uiteinden.

Vertragingsfase

endonuclease: Restrictie-endonucleasen ondergaan een lag-periode voor hun activiteit.

exonuclease: Exonuclease heeft geen vertragingsperiode voor hun activiteit.

Resultaten

endonuclease: Endonucleasen resulteren in oligonucleotiden.

exonuclease: Exonucleasen resulteren in enkele nucleotiden of nucleosiden.

Stompe/kleverige uiteinden

endonuclease: Endonucleasen kunnen stompe uiteinden of plakkerige uiteinden vormen.

exonuclease: Exonucleasen vormen plakkerige uiteinden.

Rol

endonuclease: Endonucleasen blokkeren de toegang van pathogenen.

exonuclease: Exonucleasen spelen geen significante rol bij het blokkeren van de toegang van pathogenen.

Voorbeelden

endonuclease: DNasen, S1-nuclease en restrictie-enzymen zoals Bam H1, Hind III en EcoRI zijn de voorbeelden van endonucleasen.

exonuclease: Slangengif, miltfosfodiësterase, 3'-tot 5'-exonucleasedomein van het DNA-polymerase III, de 5'- tot 3'-exonucleaseactiviteit en het 3'- tot 5'-exonucleasedomein van het DNA-polymerase I zijn voorbeelden van exonucleasen.

Conclusie

Endonucleasen en exonucleasen zijn twee soorten nucleasen, die nucleïnezuren splitsen door de fosfodiesterbindingen tussen nucleotiden te hydrolyseren. Endonucleasen splitsen de polynucleotideketen in het midden, terwijl exonucleasen de polynucleotideketen aan de uiteinden splitsen. Restrictie-endonucleasen zijn een type endonucleasen, die de polynucleotideketen op een specifieke sequentie splitsen. Exonucleasen zijn belangrijk bij het proeflezen van het gerepliceerde DNA. Het belangrijkste verschil tussen endonuclease en exonuclease is echter de plaats van splitsing van de polynucleotideketen.

Verwijzing:

1. McMahon, Mary en O. Wallace. "Wat is een endonuclease?" Wijsneus. Conjecture Corporation, 4 juli 2017. Web. Beschikbaar Hier. 08 aug. 2017. 2. "Exonuclease." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 01 aug. 2017. Web. Beschikbaar Hier. 08 aug. 2017.3. Lodisch, Harvey. "De DNA-replicatiemachines." Moleculaire celbiologie. 4e editie.V.S. National Library of Medicine, 1 januari 1970. Web. Beschikbaar Hier. 08 aug. 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "HindIII-beperkingssite en vector met plakkerige uiteinden" door Helixitta - Eigen werk (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia2. "Poly I-structuur" door Christopherrussell - Gunther S, Rother K, Frommel C (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia