Unterschied zwischen Endonuclease und Exonuclease

Hauptunterschied - Endonuclease vs. Exonuclease

Nucleasen sind eine Klasse von Hydrolasen, die die Phosphodiester-Bindungen zwischen den Nukleotiden in den Nukleinsäuren (sowohl DNA als auch RNA) spalten. Die Nucleasen lassen sich je nach Art der Substratnukleinsäure, an der sie arbeiten, in zwei Typen einteilen: Ribonucleasen und Desoxyribonucleasen. Ribonukleasen arbeiten an RNA, während Desoxyribonuklease an DNA arbeitet. Nucleasen können auch in zwei Endonucleasen und Exonucleasen unterteilt werden. Das Hauptunterschied zwischen Endonucleasen und Exonucleasen ist das Endonuclease spaltet den Nukleinsäurestrang in der Mitte, während Exonuclease die Nukleinsäurestränge von den Enden abspaltet. Die Hauptaufgabe von Nukleasen innerhalb der Zelle besteht darin, an den DNA-Reparaturmechanismen teilzunehmen.

Wichtige Bereiche

1. Was ist eine Endonuclease?
      - Definition, Eigenschaften, Funktion
2. Was ist eine Exonuklease?
      - Definition, Eigenschaften, Funktion
3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Endonuclease und Exonuclease?
      - Überblick über allgemeine Funktionen
4. Was ist der Unterschied zwischen Endonuclease und Exonuclease?
      - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: DNA, DNA-Reparatur, Endonuclease, Exonuclease, Restriktionsendonucleasen, Restriktionsstelle, RNA

Was ist eine Endonuclease?

Eine Endonuklease ist eine Klasse von Hydrolase, die Nukleinsäuren in der Mitte spaltet. Die Wirkung von Endonukleasen kann zu zwei oder mehr Fragmenten von Nukleinsäuren führen. Endonukleasen können sowohl auf DNA als auch auf RNA einwirken. Die Spaltung einiger Endonucleasen wie Desoxyribonucleasen (DNasen) ist unspezifisch. Viele Endonukleasen spalten jedoch die Zielnukleotidsequenzen auf spezifische Weise. Diese Art spezifischer Endonucleasen wird bezeichnet Restriktionsendonukleasen. Sie sind in der Lage, eine spezifische Sequenz des Nukleinsäurestrangs zu erkennen. Somit durchlaufen diese Restriktionsendonucleasen vor ihrer Einwirkung auf die Nukleinsäure eine Verzögerungsperiode, wobei sie nach der spezifischen Nukleotidsequenz suchen. Diese spezifische Nukleotidsequenz wird als Restriktionsstelle bezeichnet.

Abbildung 1: Die Aktion von Hind III

Eine typische Restriktionsstelle ist eine palindromische Sequenz von vier bis sechs Nukleotiden. Viele Restriktionsendonukleasen spalten DNA-Stränge und lassen so genannte einzelsträngige Enden zurück Klebrige Enden. In der Gentechnik werden diese Arten von Restriktionsendonukleasen häufig verwendet, um rekombinante DNA herzustellen, indem verschiedene gewünschte DNA-Stränge miteinander verbunden werden. DNA-Methylierung in höheren Organismen verhindert die Wirkung von Endonukleasen auf ihr Genom. Der prokaryotischen DNA fehlt jedoch die Methylierung. Daher kann prokaryotische DNA in einem eukaryotischen Wirt leicht zur Spaltung bestimmt werden. Die klebrige Endbildung durch die Wirkung der Restriktionsendonuklease, Hind III ist in gezeigt Abbildung 1. 

Was ist eine Exonuklease?

Eine Exonuklease ist eine Art von Hydrolasen, die die Nukleinsäurekette an ihrem Ende spalten. Exonukleasen entfernen Nukleotide nacheinander aus der Nukleinsäurekette durch Hydrolyse der Phosphodiesterbindungen an einem 3'- oder 5'-Ende. Drei Arten von Exonucleasen können sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten identifiziert werden. Sie sind 5 'bis 3'-Exonuklease, 3' bis 5'-Exonuklease und Poly (A) -spezifische 3 'bis 5'-Exonukleasen. Alle drei Typen spielen eine Rolle beim mRNA-Umsatz. Die E. coli-DNA-Polymerase III, die die Addition von Nukleotiden an den wachsenden Strang während der prokaryontischen DNA-Replikation katalysiert, besteht aus 3 'bis 5'-Exonuklease-Aktivität in ihrer & epsi; -Untereinheit. Die ε-Untereinheit entfernt die falsch gepaarten Nukleotide vom Ende der wachsenden Kette.

2: 3 'bis 5'-Exonuklease-Domäne von DNA-Polymerase I

Die 3 'bis 5'-Exonuklease-Aktivität der DNA-Polymerase III wird als Korrekturleseaktivität des Enzyms bezeichnet. Die DNA-Polymerase I hat sowohl 5'-bis 3'-Exonucleaseaktivität als auch 3'-bis 5'-Exonucleaseaktivität. Die 5'-zu-3'-Exonuklease-Aktivität kann bis zu zehn Nukleotide gleichzeitig entfernen. Exonukleasen spielen eine wichtige Rolle beim DNA-Korrekturlesen, bei der DNA-Reparatur und bei der DNA-Stabilisierung. Die 3 'bis 5'-Exonuklease-Domäne der DNA-Polymerase I ist in gezeigt Figur 2. 

Ähnlichkeiten zwischen Endonuclease und Exonuclease

• Endonuklease und Exonuklease sind zwei Arten von Nukleasen, die Nukleinsäuren spalten.
• Sowohl Endonukleasen als auch Exonukleasen wirken auf DNA und RNA.
• Beide Nukleasen sind an der DNA-Reparatur in der Zelle beteiligt.

Unterschied zwischen Endonuclease und Exonuclease

Definition

Endonuklease: Endonuklease bezieht sich auf ein Enzym, das die Polynukleotidkette, die andere Nukleotide als die beiden Endenden trennt, spaltet.

Exonuklease: Exonuklease bezieht sich auf ein Enzym, das die Polynukleotidkette vom Kettenende abspaltet, indem die Nukleotide nacheinander entfernt werden. 

Wirkmechanismus

Endonuklease: Endonukleasen spalten Nukleinsäuren in der Mitte der Nukleinsäuren.

Exonuklease: Exonukleasen spalten Nukleinsäuren an den Enden.

Verzögerungsphase

Endonuklease: Restriktionsendonukleasen durchlaufen eine Verzögerungszeit vor ihrer Aktivität.

Exonuklease: Exonuclease hat keine Zeitverzögerung vor ihrer Aktivität.

Ergebnisse

Endonuklease: Endonukleasen führen zu Oligonukleotiden.

Exonuklease: Exonukleasen führen zu einzelnen Nukleotiden oder Nukleosiden.

Stumpfe / klebrige Enden

Endonuklease: Endonukleasen können entweder stumpfe Enden oder klebrige Enden bilden.

Exonuklease: Exonukleasen bilden klebrige Enden.

Rolle

Endonuklease: Endonukleasen blockieren den Eintritt von Krankheitserregern.

Exonuklease: Exonukleasen spielen keine wesentliche Rolle bei der Blockierung des Eindringens von Pathogenen.

Beispiele

Endonuklease: DNasen, S1-Nuklease und Restriktionsenzyme wie z Bam H1, Hind III und Öko RI sind die Beispiele für Endonukleasen.

Exonuklease: Schlangengift, Milzphosphodiesterase, 3'- bis 5'-Exonucleasedomäne der DNA-Polymerase III, die 5'-zu-3'-Exonucleaseaktivität und die 3'-zu-5'-Exonucleasedomäne der DNA-Polymerase I sind Beispiele für Exonucleasen.

Fazit

Endonukleasen und Exonukleasen sind zwei Arten von Nukleasen, die Nukleinsäuren durch Hydrolyse der Phosphodiester-Bindungen zwischen Nukleotiden spalten. Endonukleasen spalten die Polynukleotidkette in der Mitte, während Exonukleasen die Polynukleotidkette an den Enden abspalten. Restriktionsendonucleasen sind eine Art Endonucleasen, die die Polynukleotidkette an einer spezifischen Sequenz spalten. Exonukleasen sind wichtig für das Korrekturlesen der replizierten DNA. Der Hauptunterschied zwischen Endonuklease und Exonuklease ist jedoch der Ort der Spaltung der Polynukleotidkette.

Referenz:

1. McMahon, Mary und O. Wallace. "Was ist eine Endonuclease?" WiseGEEK. Conjecture Corporation, 4. Juli 2017. Web. Hier verfügbar. 08. Aug. 2017. 
2. "Exonuclease". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 01 Aug. 2017. Web. Hier verfügbar. 08. Aug. 2017.
3. Lodish, Harvey. "Die DNA-Replikationsmaschinerie." Molekulare Zellbiologie. 4. Ausgabe. National Library of Medicine, 1. Januar 1970. Web. Hier verfügbar. 08. Aug. 2017. 

Bildhöflichkeit:

1. "HindIII Restriction Site und sticky ends vector" Von Helixitta - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. "Poly-I-Struktur" Von Christopherrussell - Gunther S, Rother K, Frommel C (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia