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[[파일:Poly_I_structure.jpg|섬네일|234x234픽셀| Pol I와 관련된 3' 말단→5' 말단 핵산 외부 가수분해 효소]]
'''핵산 외부 가수분해 효소'''(核酸外部加水分解酵素) 또는 '''엑소뉴클레이스'''({{llang|en|exonuclease}})는 폴리뉴클레오타이드의 말단으로부터 한 번에 하나씩 [[뉴클레오타이드]]를 절단함으로써 [[효소|작용]]하는 [[효소]]이다. 3' 말단 또는 5' 말단에서 [[인산다이에스터 결합]]을 파괴하는 [[가수분해]] 반응이 발생한다. 이와 비슷한 종류의 효소은 핵간 중간 분해 효소(엔도뉴클리에이스)이며, 이는 폴리 뉴클레오타이드 사슬의 중간에서 [[인산다이에스터 결합]]을 절단한다. [[진핵생물]] 및 [[원핵생물]]은 [[전령 RNA]]의 정상적인 전환에 관여하는 3가지 유형의 핵산 외부 가수분해 효소를 갖는다.

* 5'→3' 의존적 핵산 외부 가수분해 효소(Xrn1) 
* 3'→5' 독립적 핵산 외부 가수분해 효소 
* 폴리 A 특이적 3'→5' 핵산 외부 가수분해 효소<ref>{{저널 인용|제목=An mRNA Surveillance Mechanism That Eliminates Transcripts Lacking Termination Codons|저널=Science|성=Pamela A. Frischmeyer|연도=2002|권=295|호=5563|쪽=2258–61|bibcode=2002Sci...295.2258F|doi=10.1126/science.1067338|pmid=11910109|저자표시=etal}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=Analysis of RNA Exonucleolytic Activities in Cellular Extracts|저널=Springer Protocols|성=Mukherjee D|연도=2004|권=257|쪽=193–211|doi=10.1385/1-59259-750-5:193|isbn=978-1-59259-750-5|pmid=14770007|저자표시=etal}}</ref>

[[고균]] 및 [[진핵생물]] 모두에서 RNA 분해의 주요 경로 중 하나는 다단백질 엑소좀 복합체에 의해 수행되는데, 이는 주로 3'→5' 핵산 리보 외부 가수분해 효소(엑소리보뉴클리에이스)로 구성된다.

== 중합 효소에 대한 중요성 ==
[[RNA 중합효소]] II는 전사 종결 동안 유효한 것으로 알려져 있으며, 그것은 5' 말단 핵산 외부 가수분해 효소(인간 유전자 Xrn2)와 함께 작용하여 새로 형성된 [[전사체]]를 하류 방면으로 분해하여 폴리아데닐화 부위를 떠나 동시에 중합 효소를 쏘아 낸다. 이 과정은 핵산 외부 가수분해 효소가 pol II를 따라 잡고 전사를 종결시키는 것을 포함한다.<ref>{{저널 인용|제목=Efficient termination of transcription by RNA polymerase I requires the 5′ exonuclease Rat1 in yeast|저널=Genes Dev.|성=Hage A EL|연도=2008|권=22|호=8|쪽=1068–081|doi=10.1101/gad.463708|pmc=2335327|pmid=18413717|저자표시=etal}}</ref> 

그런 다음 [[DNA 중합효소]] I은 방금 제거한 RNA [[프라이머]] 대신 DNA 뉴클레오타이드를 합성한다. 또한 DNA 중합효소 I은 3'→5' 및 5'→3' 핵산 외부 가수분해 효소의 활성을 가지며, 이는 오류에 대한 DNA 편집 및 교정에 사용된다. 3'→ 5'는 한 번에 하나의 뉴클레오타이드만 제거할 수 있고, 5'→ 3'은 한 번에 최대 10개의 뉴클레오타이드를 제거할 수 있다. 

== 대장균 유형 ==
[[파일:Exo_nu.jpg|섬네일|259x259픽셀| 활성 부위가 있는 WRN 핵산 외부 가수분해 효소(노란색) ]]
1971년, Lehman은 [[대장균]]에서 핵산 외부 가수분해 효소 I을 발견했다. 그 이후로 핵산 외부 가수분해 효소 II, III, IV, V, VI, VII, VIII을 포함한 많은 효소를 발견하였다. 각 유형의 핵산 외부 가수분해 효소는 특정 유형의 기능 또는 요건을 갖는다.<ref>{{서적 인용|제목=The Enzymes|성=Paul D. Boyer|연도=1952|판=1st|출판사=Academic Press|쪽=211|isbn=978-0-12-122723-4}}</ref> 

핵산 외부 가수분해 효소 I은 단일 가닥 DNA를 3'→ 5'방향으로 분리하여 디옥시리보뉴클레오사이드 5'-일인산을 차례로 방출한다. 말단에 3'-OH기가 없는 DNA 가닥은 포스포릴 그룹 또는 아세틸 그룹에 의해 차단되므로 절단하지 않는다.<ref>{{저널 인용|제목=The deoxyribonucleases of ''Escherichia Coli.'' V. on the specificity of exonuclease I (Phosphodiesterase)|저널=J. Biol. Chem.|url=http://www.jbc.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=14235546|날짜=August 1964|권=239|호=8|쪽=2628–36|pmid=14235546|access-date=2020-02-24|archive-date=2020-05-29|archive-url=https://web.archive.org/web/20200529041551/https://www.jbc.org/content/239/8/2628.long}}</ref> 

핵산 외부 가수분해 효소 II는 DNA 중합효소 I과 관련되며, 이는 5'→ 3'방향으로 DNA 합성 부위로부터 바로 상류에 포함된 RNA 프라이머를 클립핑하는 5' 핵산 외부 가수분해 효소를 함유한다. 

핵산 외부 가수분해 효소 III에는 4가지 [[촉매]] 활성이 있다. 

* 이중 가닥 DNA에 특이적인 3'→5' 핵산 외부 가수분해 효소 활성
* RNase 활동 
* 3' 인산가수분해 효소 활성
* AP 핵간 중간 분해 효소 활성 (나중에 핵간 중간 분해 효소 II로 불림)<ref>{{저널 인용|제목=Exonuclease III of Escherichia coli K-12, an AP endonuclease|저널=Meth. Enzymol.|연도=1980|총서=Methods in Enzymology|권=65|호=1|쪽=201–11|doi=10.1016/S0076-6879(80)65028-9|isbn=978-0-12-181965-1|pmid=6246343}}</ref>

핵산 외부 가수분해 효소 IV는 물 분자를 첨가하여, 뉴클레오사이드 5'-일인산에 대한 올리고뉴클레오타이드의 결합을 파괴 할 수 있다. 이 핵산 외부 가수분해 효소는 핵산 외부 가수분해 효소 I보다 높은 온도에서 기능하고 작동하기 위해 Mg<sup>2+</sup>를 필요로 한다.<ref>{{서적 인용|제목=Molecular biology of nucleases|성=Mishra, N. C.|성2=Mishra, Nawin C.|연도=1995|출판사=CRC Press|위치=Boca Raton|쪽=46–52|isbn=978-0-8493-7658-0}}</ref> 

핵산 외부 가수분해 효소 V는 선형 이중 가닥 DNA 및 단일 가닥 DNA를 촉매하는 3'→ 5' 가수분해 효소이며, 이는 Ca<sup>2+</sup>를 필요로한다.<ref>{{서적 인용|제목=DNA Repair Protocols|성=Douglas A. Julin|연도=2000|총서=Methods in Molecular Biology|권=152|출판사=Humana Press|위치=|쪽=91–105|장=Detection and Quantitation of RecBCD Enzyme (Exonuclease V) Activity|doi=10.1385/1-59259-068-3:91|isbn=978-0-89603-643-7|pmid=10957971}}</ref> 이 효소는 상동 재조합 과정에서 매우 중요하다. 

핵산 외부 가수분해 효소 VIII은 5'→ 3'방향 이 체 단백질이며, ATP 틈새에는 필요하지 않지만, 그 기능을 수행하기 위해 자유 5'-OH기가 필요하다. 

== 인간에서의 발견 ==
3'→5' 인간 핵산 외부 가수분해 효소는 U7 snRNP가 단일 절단 과정을 지시하는 히스톤 자유 [[전령 RNA]]의 적절한 처리에 필수적인 것으로 알려져있다. 다운 스트림 절단 생성물(DCP)의 제거 후 Xrn1은 생성물이 완전히 분해 될 때까지 생성물을 계속 더 분해한다.<ref>{{저널 인용|제목=Studies of the 5′ Exonuclease and Endonuclease Activities of CPSF-73 in Histone Pre-mRNA Processing|저널=Mol. Cell. Biol.|날짜=January 2009|권=29|호=1|쪽=31–42|doi=10.1128/MCB.00776-08|pmc=2612496|pmid=18955505}}</ref> 이는 뉴클레오타이드가 재활용될 수 있게 한다. Xrn1은 자유 5' 비보호 말단을 개발하기 위한 [[전구체]]로서 작용하는 공동-전사 절단(CoTC) 활성에 연결되어 핵산 외부 가수분해 효소는 다운 스트림 절단 생성물(DCP)을 제거하고 분해 할 수 있다. 이것은 몸에 DNA 또는 RNA 가닥이 형성되는 것을 원하지 않기 때문에 전사 종결을 시작한다.<ref>{{저널 인용|제목=Human 5' → 3' exonuclease Xrn2 promotes transcription termination at co-transcriptional cleavage sites|저널=Nature|url=https://seoissues.wordpress.com/2015/11/08/36/|날짜=November 2004|권=432|호=7016|쪽=522–5|doi=10.1038/nature03035|pmid=15565158}}</ref> 

== 효모에서의 발견 ==
CCR4-NOT는 [[효모]]에서의 전사 조절 복합체로서 [[전령 RNA]] 대사, 전사 개시 및 전령 RNA 분해와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다. CCR4는 [[RNA]] 및 단일 가닥 [[DNA]] 3'→5' 핵산 외부 가수분해 효소 활성을 함유하는 것으로 밝혀졌다.<ref>{{저널 인용|제목=CCR4, a 3′–5′ poly(A) RNA and ssDNA exonuclease, is the catalytic component of the cytoplasmic deadenylase|저널=EMBO J.|날짜=March 2002|권=21|호=6|쪽=1414–26|doi=10.1093/emboj/21.6.1414|pmc=125924|pmid=11889047}}</ref> CCR4 복합체와 관련된 또 다른 성분은 CAF1 단백질이며, 이는 [[생쥐|쥐]] 및 예쁜꼬마선충에 3'→5' 또는 5'→3' 핵산 외부 가수분해 효소 도메인을 함유하는 것으로 밝혀졌다.<ref>{{저널 인용|제목=Identification of a mouse protein whose homolog in Saccharomyces cerevisiae is a component of the CCR4 transcriptional regulatory complex|저널=Mol. Cell. Biol.|날짜=July 1995|권=15|호=7|쪽=3487–95|doi=10.1128/MCB.15.7.3487|pmc=230585|pmid=7791755}}</ref> 이 단백질은 효모에서 발견되지 않았으며, 이는 [[후생동물]]에서 볼 수 있는 것과 같은 비정상적인 핵산 외부 가수분해 효소 도메인을 가질 가능성이 있음을 시사한다.<ref>{{저널 인용|제목=The proofreading domain of Escherichia coli DNA polymerase I and other DNA and/or RNA exonuclease domains|저널=Nucleic Acids Res.|url=http://nar.oxfordjournals.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9396823|날짜=December 1997|권=25|호=24|쪽=5110–8|doi=10.1093/nar/25.24.5110|pmc=147149|pmid=9396823|보존url=https://archive.today/20120718092404/http://nar.oxfordjournals.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9396823|보존날짜=2012-07-18|url-status=dead}}</ref> 효모는 Rat1 및 Xrn1 핵산 외부 가수분해 효소를 함유한다. Rat1은 인간(Xrn2)과 동일하게 작동하며, 세포질에서 Xrn1 기능은 5'→3' 방향으로 되어있어 Rat1이 없을 때 RNA(5.8s 이전 및 25s rRNA)를 분해한다.<ref>{{저널 인용|제목=The 5' end of yeast 5.8S rRNA is generated by exonucleases from an upstream cleavage site|저널=EMBO J.|날짜=May 1994|권=13|호=10|쪽=2452–63|doi=10.1002/j.1460-2075.1994.tb06530.x|pmc=395111|pmid=7515008}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=The final step in the formation of 25S rRNA in Saccharomyces cerevisiae is performed by 5'-->3' exonucleases|저널=RNA|url=http://www.rnajournal.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=11142370|날짜=December 2000|권=6|호=12|쪽=1698–703|doi=10.1017/S1355838200001540|pmc=1370040|pmid=11142370}}</ref> 

== 각주 ==
{{각주}}

[[분류:EC 3.1]]