限制性核酸內切酶

限制性核酸內切酶

限制性核酸內切酶是可以識別DNA的特異序列,並在識別位點或其周圍切割雙鏈DNA的一類內切酶,簡稱限制酶。根據限制酶的結構,輔因子的需求切位與作用方式,可將限制酶分為三種類型,分別是第一型(Type I)、第二型(Type II)及第三型(Type III)。Ⅰ型限制性內切酶既能催化宿主DNA的甲基化,又催化非甲基化的DNA的水解;而Ⅱ型限制性內切酶只催化非甲基化的DNA的水解。III型限制性內切酶同時具有修飾及認知切割的作用。限制性核酸內切酶簡稱限制性核酸酶。這是一類能從DNA分子中間水解磷酸二酯鍵,從而切斷雙鏈DNA的核酸水解酶。

基本信息

定義

是識別DNA的特異序列,並在識別位點或其周圍切割雙鏈DNA的一類內切酶。

由來

限制性核酸內切酶 限制性核酸內切酶
一般是以 微生物屬名的第一個字母和種名的前兩個字母組成,第四個字母表示 菌株(品系)。例如,從Bacillus amylolique faciens H中提取的限制性內切酶稱為Bam H,在同一品系細菌中得到的識別不同鹼基順序的幾種不同特異性的酶,可以編成不同的號,如HindⅡ、HindⅢ,HpaI、HpaⅡ,MboI、MboⅡ等。
限制性內切酶(restriction endonuclease):一種在特殊核苷酸序列處水解雙鏈DNA的內切酶。Ⅰ型限制性內切酶既能催化宿主DNA的甲基化,又催化非甲基化的DNA的水解;而Ⅱ型限制性內切酶只催化非甲基化的DNA的水解。
別名 Endodeoxyribonuclease簡稱限制酶
酶反應 限制性內切酶能分裂DNA分子在一限定數目的專一部位上。它能識別外源DNA並將其降解。
單位定義 在指明pH與37℃,在0.05mL反應混合物中,1小時消化1μg的λDNA的酶量為1單位。
性狀製品不含非專一的核酸水解酶(由10單位內切酶與1μg λDNA,保溫16小時所得的凝膠電泳圖譜的穩定性表示),這類酶主要是從原核生物中分離出來的,迄今已經從近300多種不同的微生物中分離出約4000種限制酶。

分布

區域
限制性核酸內切酶分布極廣,幾乎在所有細菌的屬、種中都發現至少一種限制性內切酶,多者在一屬中就有幾十種,例如在嗜血桿菌屬中(Haemophilus)現已發現的就有22種。有的菌株含酶量極低,很難分離定性;然而在有的菌株中,酶含量極高.如E. coli的pMB4(EcoRI酶)和H. aegyptius(Hal Ⅲ酶)就是高產酶菌株。據報導從10g的H. aegyptius的細胞中,能分離提純出可消化l0gλ噬茵體DNA的酶量。到目前為止,細菌是限制性內切酶,尤其是特異性非常強的I類限制性內切酶的主要來源。

分類性質

根據酶的功能特性、大小及反應時所需的輔助因子,限制性內切酶可分為兩大類,即I類酶和Ⅱ酶。最早從大腸桿菌中發現的EcoK、EcoB就屬於I類酶。其分子量較大;反應過程中除需Mg2+外,還需要S-腺苷-L甲硫氨酸、ATP;在DNA分子上沒有特異性的酶解片斷,這是I、Ⅱ類酶之間最明顯的差異。因此,I類酶作為DNA的分析工具價值不大。Ⅱ類酶有EcoR I、BamH I、Hind Ⅱ、Hind Ⅲ等。其分子量小於105道爾頓;反應只需Mg2+;最重要的是在所識別的特定鹼基順序上有特異性的切點,因而DNA分子經過Ⅱ類酶作用後,可產生特異性的酶解片斷,這些片斷可用凝膠電泳法進行分離、鑑別。
限制性內切酶識別DNA序列中的迴文序列。有些酶的切割位點在回文的一側(如EcoR I、BamH I、Hind等),因而可形成粘性末端,另一些Ⅱ類酶如Alu I、BsuR I、Bal I、Hal Ⅲ、HPa I、Sma I等,切割位點在迴文序列中間,形成平整末端。Alu I的切割位點如下:

5'-A G^C T-3'
3'-T C^G A-5'
在已發現的限制性內切酶中,近百種酶的識別順序已被測定。有很多來源不同的酶有相同的鹼基識別順序,這種酶稱為“異源同功酶”(isochizomer,同切限制內切酶;同裂酶)。應該注意的是,這些酶雖然有相同的識別順序,但它們的切點並不完全一樣。例如Xma I和Sma I都識別六核苷酸CCCGGG,但Xma I的切點在cCCGGG,而Ema I的切點則在CCCGgGG,前者切割DNA分子,形成帶有CCGG粘性末端的DNA片段,而後者並不形成粘性末端。當然,也有識別順序和切點都相同的酶,如Hap Ⅱ、Hpa Ⅱ、Mno I,都在識別順序CCGG內有一相同的切點,Hal Ⅲ和BsuR I同樣在識別順序GGCC內有一相同的切點。

用途

用於DNA基因組物理圖譜的組建;基因的定位和基因分離;DNA分子鹼基序列分析;比較相關的DNA分子和遺傳工程。
限制性核酸內切酶是由細菌產生的,其生理意義是提高自身的防禦能力.
限制酶一般不切割自身的DNA分子,只切割外源DNA。

命名

限制酶的命名是根據細菌種類而定,以EcoRI為例:


E Escherichia (屬)
co coli (種)
R RY13 (品系)
I 首先發現 在此類細菌中發現的順序

類型

根據限制酶的結構,輔因子的需求切位與作用方式,可將限制酶分為三種類型,分別是第一型(Type I)、第二型(Type Ⅱ)及第三型(Type Ⅲ)。

第一型限制酶

同時具有修飾(modification)及認知切割(restriction)的作用;另有認知(recognize)DNA上特定鹼基序列的能力,通常其切割位(cleavage site)距離認知位(recognition site)可達數千個鹼基之遠。例如:EcoB、EcoK。

第二型限制酶

只具有認知切割的作用,修飾作用由其他酶進行。所認知的位置多為短的迴文序列(palindrome sequence);所剪下的鹼基序列通常即為所認知的序列。是遺傳工程上,實用性較高的限制酶種類。例如:EcoRI、HindⅢ。

第三型限制酶

與第一型限制酶類似,同時具有修飾及認知切割的作用。可認知短的不對稱序列,切割位與認知序列約距24-26個鹼基對。例如:HinfⅢ。

生理意義

限制作用實際就是限制酶降解外源DNA ,維護宿主遺傳穩定的保護機制。甲基化是常見的修飾作用,可使腺嘌呤A和胞嘧啶C甲基化而受到保護。通過甲基化作用達到識別自身遺傳物質和外來遺傳物質的目的。所以,能產生防禦病毒侵染的限制酶的細菌,其自身的基因組中可能有該酶識別的序列,只是該識別序列或酶切位點被甲基化了。但並不是說一旦甲基化了,所有限制酶都不能切割。大多數限制酶對DNA甲基化敏感,因此當限制酶目標序列與甲基化位點重疊時,對酶切的影響有3種可能,即不影響、部分影響、完全阻止。對甲基化DNA的切割能力是限制酶內在和不可預測的特性,因此,為有效的切割DNA,必須同時考慮DNA甲基化和限制酶對該類型甲基化的敏感性。另外,現在很多商業限制酶專門用於切割甲基化DNA。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們