Nukleaaseilla on korvaamaton rooli yhdistelmä-DNA-tekniikassa, genetiikassa ja geenitekniikassa. Koska nukleaaseilla on kyky leikata DNA-segmenttejä, niillä on useita käytännön sovelluksia. Endonukleaasi ja eksonukleaasi ovat kaksi tällaista nukleaasityyppiä. Vaikka endonukleaasilla ja eksonukleaasilla on sama merkitys, niillä on erilaisia ominaisuuksia, jotka osoittavat, että ne ovat erilaisia.
Endonukleaasi vs eksonukleaasi
Ero endonukleaasin ja eksonukleaasin välillä on, että endonukleaasi on ryhmä entsyymejä, jotka leikkaavat DNA-segmenttejä sisäpuolelta. Toisaalta eksonukleaasientsyymit leikkaavat DNA-segmenttejä päistä. Lisäksi endonukleaasientsyymeillä on joko tahmeat tai tylsät päät. Sitä vastoin eksonukleaasientsyymeillä on tahmeat päät.
Endonukleaasi viittaa polynukleotidiketjussa olevaan entsyymien ryhmään, joka katkaisee fosfodiesterisidoksen. Restriktioendonukleaasi on yksi yleisimmistä endonukleaasityypeistä. Sen tehtävänä on leikata DNA-segmentti sen tunnistuskohdassa. Vielä tärkeämpää on, että endonukleaasientsyymit leikkaavat DNA-segmentin sisäpuolelta.
Eksonukleaasit viittaavat ryhmään entsyymejä, jotka toimivat leikkaamalla nukleotidit yksi kerrallaan polynukleotidiketjun Exosta (päästä). Sillä on potentiaalia leikata sekä DNA:ta että RNA:ta. Eksonukleaasin tärkein sovellus on auttaa DNA:n korjauksessa. Vielä tärkeämpää on, että eksonukleaasientsyymit leikkaavat DNA-segmenttejä päistä.
Endonukleaasin ja eksonukleaasin vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Endonukleaasi | Eksonukleaasi |
| Määritelmä | Endonukleaasi viittaa ryhmään entsyymejä, jotka leikkaavat DNA-segmentit sisäpuolelta. | Eksonukleaasi viittaa ryhmään entsyymejä, jotka leikkaavat DNA-segmentin päistä. |
| Viivejakso | Endonukleaasit, kuten restriktioendonukleaasi, kokevat viivejakson ennen kuin ne suorittavat erityistehtävänsä. | Eksonukleaaseissa ei ole viivejaksoa ennen niiden erityistehtävän alkamista. |
| Johtaa | DNA-segmenttien pilkkominen johtaa oligonukleotideihin. | DNA-segmenttien pilkkominen johtaa nukleosideihin. |
| Toiminto | Endonukleaasientsyymeillä on rooli puolustuksessa, koska ne estävät patogeenien pääsyn sisään. | Eksonukleaaseista puuttuu puolustustoimintoja. |
| Vapaat päät | Endonukleaasientsyymit eivät tarvitse vapaita 3' ja 5' päitä toimintojensa suorittamiseen. | Eksonukleaasit vaativat vapaita päitä erityistehtäviensä aloittamiseksi. |
Mikä on endonukleaasi?
Endonukleaasi viittaa polynukleotidiketjussa olevaan entsyymien ryhmään, joka katkaisee fosfodiesterisidoksen. Jotkut endonukleaasientsyymit, esimerkiksi deoksiribonukleaasi I, leikkaavat deoksiribonukleiinihapon sekvenssistä riippumatta. Toisaalta useimmat endonukleaasientsyymit pilkkoutuvat hyvin spesifisistä nukleotidisekvensseistä. Lisäksi niitä kutsutaan myös restriktioentsyymeiksi.
Yksi tärkeimmistä endonukleaasiryhmistä on restriktioentsyymit. Restriktioentsyymeillä on kolme luokkaa niiden toimintamekanismin perusteella: tyyppi I, tyyppi II ja tyyppi III. Yksi näiden entsyymien käytännön sovelluskohde on geenitekniikka. Lisäksi restriktioendonukleaaseja on satoja ja jokainen niistä ottaa vastuun hyökkäämisestä tiettyyn kohtaan.
Bakteerisolut ovat luonnollinen restriktioendonukleaasin lähde. Lisäksi endonukleaasien päät ovat joko tylsiä tai tahmeita. Esimerkki kuuluisasta endonukleaasista on Cas9. Muita esimerkkejä endonukleaaseista ovat BamHI, deoksiribonukleaasi I ja EcoRI.
Endonukleaasit ovat elintärkeitä useista syistä. Yksi näkyvimmistä syistä on kuitenkin niiden kyky korjata vahingoittuneet DNA-solut tarkasti. Tämä puolestaan auttaa välttämään lisävaurioita muille entsyymeille. Tämän lisäksi jotkut endonukleaasientsyymit ovat toiminnaltaan puolustavia. Siten ne estävät joidenkin patogeenien pääsyn sisään.
Mikä on eksonukleaasi?
Eksonukleaasit viittaavat ryhmään entsyymejä, jotka toimivat leikkaamalla nukleotidit yksi kerrallaan polynukleotidiketjun Exosta (päästä). Nämä entsyymit leikkaavat nukleotidin joko 3'- tai 5'-päästä tiettyyn aikaan. Lisäksi eksonukleaasi toimii hydrolysoivana entsyyminä. Ne koostuvat suuresta joukosta biokemiallisesti ja rakenteellisesti karakterisoituja entsyymejä, joilla on erilaisia ominaisuuksia.
Laaja tietämys endonukleaasientsyymeistä on tulosta E. coli -bakteerin rakenteellisesta karakterisoinnista. Yhdessä E. coli -solussa on yli 20 erilaista eksonukleaasiaktiivisuutta. Eksonukleaasia löytyy ihmisistä, bakteereista, eläimistä ja hyönteisistä. Mielenkiintoista on, että liskojen ja käärmeiden myrkky koostuu eksonukleaasientsyymeistä.
Eksonukleaasientsyymeillä on tärkeä rooli solujen aineenvaihdunnassa ja ylläpidossa. Lisäksi ne ovat tärkeitä genomin stabiilisuuden näkökohtia, koska ne leikkaavat DNA:n vapaista päistä. Eksonukleaasit voivat myös osallistua vaurioituneiden DNA-solujen korjaamiseen. Niillä ei kuitenkaan ole puolustustoimintoa. Tämän seurauksena eksonukleaasit voivat olla tehottomia suojaamaan patogeenejä vastaan.
Eksonukleaasit eivät yleensä ota erityistä huomiota sekvenssiin. Näin ollen ne ovat epäspesifisiä entsyymejä. Joitakin esimerkkejä eksonukleaasientsyymeistä ovat liskomyrkky ja eksonukleaasi I. Eksonukleaasientsyymien tapauksessa viiveaika puuttuu ennen aktiivisuutta. Lopuksi voidaan todeta, että eksonukleaasit ovat ryhmä entsyymejä, jotka palvelevat monitahoisia toimintoja.
Tärkeimmät erot endonukleaasin ja eksonukleaasin välillä
Johtopäätös
Siten endonukleaasin ja eksonukleaasin määritelmä, viivejakso, katkaisu, päät ja spesifisyys osoittavat, että ne ovat erilaisia. Endonukleaasientsyymit ovat sekvenssispesifisiä. Tämän seurauksena he aloittavat työnsä vasta löydettyään tarkan tunnistuspaikan. Toisaalta eksonukleaasit toimivat satunnaisesti. Näin ollen heillä ei ole erityistä huomiota sekvenssiin.
Endonukleaasin päätehtävä on estää joidenkin patogeenien pääsy. Eksonukleaasientsyymeillä ei kuitenkaan ole roolia puolustuksessa. Siitä huolimatta niillä on tärkeä rooli solujen aineenvaihdunnassa ja ylläpidossa. Yhteenvetona voidaan todeta, että sekä endonukleaasi että eksonukleaasi ovat spesifisiä toiminnoiltaan, ominaisuuksiltaan ja ominaisuuksiltaan.
