تفاوت کلیدی - اندونوکلئاز در مقابل اگزونوکلئاز
قبل از بررسی تفاوت بین اندونوکلئاز و اگزونوکلئاز، مهم است که بدانیم یک نوکلئاز دقیقا چیست. نوکلئاز آنزیمی است که قادر است پیوندهای فسفودی استر را بین نوکلئوتیدهای موجود در اسیدهای نوکلئیک جدا کند. اندونوکلئاز و اگزونوکلئاز دو طبقه بندی از نوکلئازها هستند. تفاوت اصلی بین اندونوکلئاز و اگزونوکلئاز در این است که اندونوکلئازها پیوندهای بین نوکلئوتیدها را در مولکول اسید نوکلئیک می‌شکافند در حالی که اگزونوکلئازها پیوند بین نوکلئوتیدها را در انتهای 3 یا 5 مولکول اسید نوکلئیک می‌شکنند.
هسته ای چیست؟
نوکلئاز آنزیمی است که توانایی جدا کردن پیوندهای فسفودی استر بین نوکلئوتیدهای اسیدهای نوکلئیک را دارد. این ماده به گروه آنزیم هیدرولاز تعلق دارد زیرا پیوندهای شیمیایی بین نوکلئوتیدها را هیدرولیز می کند. این آنزیم برای مکانیسم های طبیعی ترمیم DNA در سلول ها و در فرآیندهای بیوتکنولوژیکی مانند شبیه سازی ژن، فناوری DNA نوترکیب، RFLP، AFLP، توالی یابی ژن، ژن درمانی، نقشه برداری ژنوم و غیره ضروری است.
دو نوع اصلی از نوکلئازها وجود دارد: ریبونوکلئاز و دئوکسی ریبونوکلئاز که به ترتیب عمل کرده و پیوندهای شیمیایی بین مونومرهای RNA و DNA را می شکنند. با توجه به محل عمل نوکلئازها، آنها بیشتر به دو گروه اندونوکلئازها و اگزونوکلئازها تقسیم می شوند. اندونوکلئازها نواحی توالی خاصی از اسیدهای نوکلئیک را تشخیص می دهند و پیوندهای فسفودی استری را بین نوکلئوتیدهایی که در وسط اسیدهای نوکلئیک قرار دارند می شکافند. اگزونوکلئازها پیوندهای فسفودی استری را بین نوکلئوتیدهایی که در انتهای اسیدهای نوکلئیک قرار دارند می شکافند.
شکل 1: فعالیت هسته ای
آندونوکلئاز چیست؟
Endonuclease نوعی نوکلئاز است که اسیدهای نوکلئیک را از وسط جدا می کند. توالی های نوکلئوتیدی خاصی از اسید نوکلئیک را تشخیص می دهد و پیوندهای شیمیایی بین نوکلئوتیدها را می شکند. آنها همچنین به عنوان اندونوکلئازهای محدود شناخته می شوند زیرا مکان های محدود کننده خاصی را جستجو می کنند و پیوند را می شکافند و قطعات محدود کننده تولید می کنند. بیش از 100 اندونوکلئاز محدود کننده در باکتری ها و باستانی ها شناسایی شده اند و برای اهداف تجاری به دست می آیند.
اندونوکلئازهای محدود کننده به طور گسترده در بیوتکنولوژی استفاده می شوند. آنها نقش حیاتی در شبیه سازی مولکولی دارند. بیشتر آنها آنزیم های دیمری هستند که از دو زیر واحد پروتئین تشکیل شده اند. دو زیرواحد پروتئینی DNA دو رشته ای را می پوشانند و هر دو رشته را به طور جداگانه از هر دو طرف جدا می کنند.صدها نوع اندونوکلئاز محدود کننده با مکان های شناسایی منحصر به فرد در باکتری ها وجود دارد. به دلیل ویژگی بالای آنها در محدودیت، آنها فقط در توالی های خاص شکاف می دهند. از این رو، آنها به عنوان ابزارهای مولکولی بسیار مفید در فناوری DNA نوترکیب در نظر گرفته می شوند. بدون اندونوکلئازهای محدود کننده، تولید مولکول DNA نوترکیب امکان پذیر نیست. ایجاد مولکول DNA نوترکیب مرحله اساسی اکثر فناوری های بیولوژیکی مولکولی است.
برای درک تشخیص توالی منحصر به فرد توسط اندونوکلئازهای محدودکننده، مثال زیر به خوانندگان کمک خواهد کرد.
Bam HI یک اندونوکلئاز محدودکننده است که مکان محدودکننده زیر را در مولکول DNA جستجو می کند (محل با حروف قرمز نشان داده شده است).
هنگامی که Bam HI اسید نوکلئیک را از محل محدودیت جدا می کند، دو قطعه زیر را تولید می کند.
EcoRI یک اندونوکلئاز محدود کننده دیگر است که بسیار مفید در فناوری DNA نوترکیب است که بر روی محل تشخیص محدودیت خاص خود عمل می کند و DNA را همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است می شکافد.
شکل 2: EcoRI
اگزونوکلئاز چیست؟
Exonuclease یک آنزیم نوکلئاز است که پیوندهای شیمیایی بین نوکلئوتیدها را در انتهای '3' یا '5' زنجیره های اسید نوکلئیک می شکافد. تک نوکلئوتیدها را در انتهای زنجیره می شکند و با انتقال گروه های فسفات به آب نوکلئوزید تولید می کند. اگزونوکلئازها در باستانی‌ها، باکتری‌ها و یوکاریوت‌ها یافت می‌شوند.در E coli، 17 اگزونوکلئاز مختلف از جمله DNA پلیمرهای 1، 2 و 3 وجود دارد. چندین DNA پلیمراز فعالیت تصحیح اگزونوکلئاز 3 تا 5 را نشان می دهند.
اگزونوکلئازها در ترمیم DNA، نوترکیب ژنتیکی، جلوگیری از وقوع جهش، تثبیت ژنوم و غیره مهم هستند.
شکل 3: عمل اگزونوکلئاز RecBCD Ecoli
تفاوت بین اندونوکلئاز و اگزونوکلئاز چیست؟
Endonuclease در مقابل Exonuclease |
|
| Endonuclease نوعی آنزیم نوکلئاز است که پیوندهای بین نوکلئوتیدها را در مولکول اسید نوکلئیک می‌شکند. | Exonuclease نوعی آنزیم نوکلئاز است که پیوند بین نوکلئوتیدها را در انتهای '3 یا 5' مولکول اسید نوکلئیک می‌شکند. |
| محصولات پایانی | |
| آندونوکلئازها قطعات محدود کننده الیگونوکلئوتیدی تولید می کنند | اگزونوکلئوتیدها نوکلئوزید تولید می کنند |
| عملکرد | |
| پیوندهای فسفودی استر را می شکنند و قطعات محدود کننده تولید می کنند. اما آنها نوکلئوتیدها را یکی یکی حذف می کنند. | نوکلئوتیدها را یکی یکی از انتهای اسیدهای نوکلئیک حذف می کنند. |
| نمونه | |
| مثالها عبارتند از Bam HI، EcoRI، Hind III، Hpa I، Sma I، | مثالها عبارتند از اگزونوکلئاز I، اگزونوکلئاز III، RecBCD (اگزونوکلئاز V)، اگزونوکلئاز RecJ، اگزونوکلئاز VIII/RecE، اگزونوکلئاز IX، اگزونوکلئاز T، اگزونوکلئاز X و غیره. |
خلاصه - اندونوکلئاز در مقابل اگزونوکلئاز
نوکلئازها مسئول شکستن پیوندهای شیمیایی فسفودی استر بین نوکلئوتیدهای اسیدهای نوکلئیک هستند. نوکلئازها می توانند در داخل یا انتهای زنجیره اسید نوکلئیک عمل کنند. با توجه به محل عمل، دو نوع اصلی نوکلئاز در موجودات یافت می شود. آنها اندونوکلئاز و اگزونوکلئاز هستند. اندونوکلئازها نوکلئوتیدها را از وسط زنجیره جدا می کنند در حالی که اگزونوکلئازها نوکلئوتیدها را از انتهای زنجیره اسید نوکلئیک جدا می کنند. اندونوکلئازها در فناوری DNA نوترکیب بسیار مهم هستند زیرا توالی‌های باز خاصی را در زنجیره اسید نوکلئیک تشخیص می‌دهند و پیوندهای بین نوکلئوتیدها را می‌شکنند.
