限制性内切酶

限制性内切酶的定义

• 限制性内切酶，也叫限制性内切酶，是细菌产生的一种能进行裂解的蛋白质DNA在沿分子的特定部位。
• 限制性内切酶以非常精确的方式切断DNA双螺旋结构。它在分子内被称为限制位点的特定识别位点或附近将DNA切割成片段。
• 它们有能力识别DNA上的特定碱基序列，然后在给定的位置切断每一条链。因此，它们也被称为“分子剪刀”。

限制酶的来源

• 限制性内切酶的天然来源是细菌细胞。
• 这些酶被称为限制性内切酶，因为它们通过降解病毒DNA而不影响细菌DNA，从而限制细菌被某些病毒(即噬菌体)感染。因此，它们在细菌细胞中的功能是破坏可能进入细胞的外来DNA。
• 限制酶识别出外国DNA并将其切割在沿分子的几个位点。
• 每个细菌都有自己独特的限制性内切酶，而且每种酶只能识别一种类型的序列。

识别网站

• 被限制性内切酶识别的DNA序列称为回文。回文是两股读起来相同但方向相反的碱基序列。

For example, if the sequence on one strand is GAATTC read in 5’→3′ direction, the sequence on the opposite strand is CTTAAG read in the 3’→5′ direction, but when both strands are read in the 5’→ 3′ direction the sequence is the same. The palindrome appears accordingly —

5 ' GAATTC 3 '

3 ' CTTAAG 5 '

此外，回文内有一个对称点。在该示例中，该点位于AT / AT之间的中心。

• 限制性酶的价值是它们在该对称点围绕DNA分子切割。
• 有些酶直接穿过分子的对称轴产生钝端。
• 然而，更有价值的是限制性内切酶，它将两个相同的碱基从两条链上的对称点处切断，从而产生惊人的断裂。

限制性内切酶裂解的机理

当限制性内切酶识别一个特定的序列时，它通过催化邻近核苷酸之间的键的水解(通过添加水分子来分裂化学键)来切断DNA分子。为了切断DNA，所有的限制性内切酶都做两个切口，一次穿过DNA双螺旋的每条糖-磷酸骨干(即每条链)。

限制酶的类型

传统上，限制性内切酶被识别为四种类型，分别为I、II、III和IV，它们的主要区别在于结构、切割位点、特异性和辅助因子。

1. I型酶在远离识别位点的位点上分裂;需要ATP和s -腺苷- l-蛋氨酸来发挥作用;具有限制性酶和甲基化酶活性的多功能蛋白。
2. II型酶在识别位点内或在距离识别位点较短的特定距离内分裂;最需要镁;独立于甲基化酶的单功能(限制性)酶。
3. III型酶在距离识别位点较近的位点进行裂解;需要ATP(但不水解);s -腺苷- l-蛋氨酸刺激反应但不是必需的;它是一个带有甲基化酶修饰的复合物的一部分。
4. IV型酶靶向修饰DNA，如甲基化、羟甲基化和葡萄糖-羟甲基化DNA。

限制酶的命名法

自20世纪70年代发现以来，已经鉴定了许多限制酶，而II型限制酶已经表征。

使用基于细菌属，物种和菌株的命名系统，每种酶命名为分离的细菌。例如，衍生出EcoRI限制酶的名称：

E -埃斯克里希亚洲:属

合作COLI：具体物种

R -RY13：应变

我- - - - - -首先确定：细菌中鉴定顺序

限制酶的应用

• 限制酶可以与细菌细胞分离，并用于实验室以操纵DNA的片段，例如含基因的那些;因此，它们是重组DNA技术（基因工程）的不可或缺的工具。
• 限制酶最有用的方面是，无论DNA的源如何，每种酶都识别出相同的碱基序列。这意味着这些酶沿着典型的常规DNA分子建立固定的地标。这允许将长DNA分子分成可通过凝胶电泳技术彼此分离的片段。
• 因此生成的每个片段也可用于进一步分析，包括测序。
• 将DNA分子的一个值切入离散碎片中，能够在其所在的片段上定位特定基因，其通过南方印迹的一般技术进行。

一些限制酶的例子

图：由特定限制酶产生的粘性或突出端（5'或3'）或钝端。
来源：Thermo Fisher Scientific.

• 其中最流行的限制酶之一被称为EcoRi大肠杆菌（细菌）。
• 已经从几种细菌中分离了数百种具有不同序列特异性的限制性酶，并且可商购获得。

酶	获得	识别序列
EcoRI	大肠杆菌	5'GAATTC 3'CTTAAG.
EcoRII	大肠杆菌	5'ccwgg 3'ggwcc.
BamHI	芽孢杆菌amyloliquefaciens	5 'ggatcc 3 'cctagg
hindiii.	流感嗜血杆菌	5 'aagctt 3 'ttcgaa

参考

1. Verma, p.s.， & Agrawal, V. K.(2006)。细胞生物学，遗传学，分子生物学，进化与生态学(1版)。S . chand and company Ltd.(香港)
2. Klug，W. S.，＆Cummings，M. R.（2003）。遗传学的概念。上鞍河，N.J：Prentice Hall。
3. https://www.britannica.com/science/trestiction-酶
4. https://international.neb.com/products/restriction-endonucleases/restriction-endonucleases
5. https://en.wikipedia.org/wiki/restriction_enzyme.
6. http://www.bio.miami.edu/dana/dox/restrictionzymes.html.

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