Негізгі айырмашылық – эндонуклеаза мен экзонуклеаза
Эндонуклеаза мен экзонуклеаза арасындағы айырмашылықты қарастырмас бұрын, нуклеазаның нақты не екенін білу маңызды. Нуклеаза – нуклеин қышқылдарындағы нуклеотидтер арасындағы фосфодиэфирлік байланыстарды үзуге қабілетті фермент. Эндонуклеаза және экзонуклеаза - нуклеазалардың екі классификациясы. Эндонуклеаза мен экзонуклеазаның негізгі айырмашылығы - эндонуклеазалар нуклеин қышқылы молекуласындағы нуклеотидтер арасындағы байланысты үзеді, ал экзонуклеазалар нуклеин қышқылы молекуласының 3' немесе 5' ұштарындағы нуклеотидтер арасындағы байланысты үзеді.
Нуклеаза дегеніміз не?
Нуклеаза – нуклеин қышқылдарындағы нуклеотидтер арасындағы фосфодиэфирлік байланыстарды үзу қабілеті бар фермент. Ол гидролаза ферменттер тобына жатады, өйткені ол нуклеотидтер арасындағы химиялық байланыстарды гидролиздейді. Бұл фермент жасушаларда және гендерді клондау, рекомбинантты ДНҚ технологиясы, RFLP, AFLP, гендерді секвенирлеу, гендік терапия, геномды карталау, т.б. сияқты биотехнологиялық процестерде болатын ДНҚ-ны қалпына келтірудің табиғи механизмдері үшін өте маңызды.
Нуклеазалардың екі негізгі түрі бар: рибонуклеаза және дезоксирибонуклеаза, сәйкесінше РНҚ және ДНҚ мономерлері арасындағы химиялық байланыстарды бұзады және әрекет етеді. Нуклеазалардың әрекет ету орнына қарай олар екі топқа бөлінеді, атап айтқанда эндонуклеаза және экзонуклеаза. Эндонуклеазалар нуклеин қышқылдарының белгілі бір ретті аймақтарын таниды және нуклеин қышқылдарының ортасында орналасқан нуклеотидтер арасындағы фосфодиэфирлік байланыстарды ажыратады. Экзонуклеазалар нуклеин қышқылдарының ұштарында орналасқан нуклеотидтер арасындағы фосфодиэфирлік байланыстарды үзеді.
1-сурет: нуклеаза белсенділігі
Эндонуклеаза дегеніміз не?
Эндонуклеаза – нуклеин қышқылдарын ортасынан бөлетін нуклеазалардың бір түрі. Ол нуклеин қышқылының арнайы нуклеотидтер тізбегін таниды және нуклеотидтер арасындағы химиялық байланыстарды бұзады. Олар сондай-ақ шектеуші эндонуклеазалар ретінде белгілі, өйткені олар белгілі бір шектеу орындарын іздейді және байланысты үзіп, шектеу фрагменттерін шығарады. 100-ден астам шектеуші эндонуклеазалар бактериялар мен археяларда анықталған және олар коммерциялық мақсатта алынған.
Рестрикциялық эндонуклеазалар биотехнологияда кеңінен қолданылады. Олар молекулалық клондауда маңызды рөл атқарады. Олардың көпшілігі екі ақуыздық суббірліктерден тұратын димерлі ферменттер. Екі ақуыз суббірлігі қос тізбекті ДНҚ-ны орап, екі жіпті екі жағынан бөлек ажыратады. Бактерияларда бірегей тану орындары бар рестрикциялық эндонуклеазалардың жүздеген түрлері бар. Шектеудегі жоғары ерекшелігіне байланысты олар тек белгілі бір реттілікте бөлінеді. Демек, олар рекомбинантты ДНҚ технологиясында өте пайдалы молекулалық құралдар ретінде қарастырылады. Шектеулі эндонуклеазаларсыз рекомбинантты ДНҚ молекуласын өндіру мүмкін емес. Рекомбинантты ДНҚ молекуласын жасау көптеген молекулалық биологиялық технологиялардың негізгі қадамы болып табылады.
Шектеу эндонуклеазалары арқылы бірегей тізбекті тануды түсіну үшін келесі мысал оқырмандарға көмектеседі.
Bam HI – ДНҚ молекуласындағы келесі шектеу аймағын іздейтін шектеу эндонуклеазасы (сайт қызыл әріптермен көрсетілген).
Bam HI нуклеин қышқылын шектеу аймағынан бөлгеннен кейін келесі екі фрагментті шығарады.
EcoRI - рекомбинантты ДНҚ технологиясында өте пайдалы тағы бір шектеуші эндонуклеаза, оның арнайы шектеуді тану орнында әрекет етеді және 2-суретте көрсетілгендей ДНҚ-ны ажыратады.
2-сурет: EcoRI
Эксонуклеаза дегеніміз не?
Экзонуклеаза – нуклеин қышқылы тізбектерінің 3’ немесе 5’ ұштарындағы нуклеотидтер арасындағы химиялық байланыстарды үзетін нуклеаза ферменті. Ол тізбектің соңындағы жалғыз нуклеотидтерді бұзады және фосфат топтарын суға көшіру арқылы нуклеозидтер түзеді. Экзонуклеазалар архейлерде, бактерияларда және эукариоттарда кездеседі. E coli-де 17 түрлі экзонуклеаза бар, соның ішінде ДНҚ полимерлері 1, 2 және 3. Бірнеше ДНҚ полимеразалары 3'-5' экзонуклеазаны тексеру белсенділігін көрсетеді.
Экзонуклеазалар ДНҚ репарациясында, генетикалық рекомбинацияда, мутациялардың алдын алуда, геномды тұрақтандыруда және т.б. маңызды.
3-сурет: E Coli RecBCD экзонуклеаза әрекеті
Эндонуклеаза мен экзонуклеазаның айырмашылығы неде?
Эндонуклеаза және экзонуклеаза |
|
| Эндонуклеаза - нуклеин қышқылы молекуласындағы нуклеотидтер арасындағы байланысты үзетін нуклеаза ферменттерінің бір түрі. | Экзонуклеаза - нуклеин қышқылы молекуласының 3' немесе 5' ұштарындағы нуклеотидтер арасындағы байланысты үзетін нуклеаза ферменттерінің бір түрі. |
| Соңғы өнімдер | |
| Эндонуклеазалар олигонуклеотидтерді шектеу фрагменттерін шығарады | Экзонуклеотидтер нуклеозидтер түзеді |
| Функция | |
| Олар фосфодиэфир байланыстарын үзіп, шектеу фрагменттерін шығарады. Бірақ олар нуклеотидтерді бір-бірден алып тастайды. | Олар нуклеин қышқылдарының ұштарынан нуклеотидтерді бір-бірден алып тастайды. |
| Мысалдар | |
| Мысалдар: Bam HI, EcoRI, Hind III, Hpa I, Sma I, | Мысалдар: экзонуклеаза I, экзонуклеаза III, RecBCD (экзонуклеаза V), RecJ экзонуклеаза, экзонуклеаза VIII/RecE, экзонуклеаза IX, экзонуклеаза T, экзонуклеаза X т.б. |
Қорытынды – эндонуклеаза және экзонуклеаза
Нуклеазалар нуклеин қышқылдарының нуклеотидтері арасындағы фосфодиэфирлі химиялық байланыстарды бұзуға жауапты. Нуклеазалар нуклеин қышқылы тізбегінің ішінде немесе соңында әрекет ете алады. Әсер ету орнына сәйкес нуклеазалардың екі негізгі түрі организмдерде кездеседі. Олар эндонуклеаза және экзонуклеаза. Эндонуклеазалар нуклеотидтерді тізбектің ортасынан, ал экзонуклеазалар нуклеин қышқылы тізбегінің ұштарынан нуклеотидтерді ажыратады. Эндонуклеазалар рекомбинантты ДНҚ технологиясында өте маңызды, өйткені олар нуклеин қышқылы тізбегіндегі арнайы негіз тізбегін таниды және нуклеотидтер арасындағы байланысты үзеді.
