定义
细菌体内能够识别DNA的特异序列,并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶,与相伴存在的甲基化酶共同存在构成限制-修饰体系,限制外源DNA,保护自身DNA,维持遗传性状的稳定性。
性质
限制性核酸内切酶主要存在于微生物中。
识别特定DNA序列,并结合相应位点,切断其磷酸二酯键,产生黏性末端或平末端。
修复破坏的基因,或是将自己的基因向寄主整合时要用到。
简介
30多年前,当人们在对噬菌体(细菌病毒)的宿主特异性的限制-修饰现象进行研究时,首次发现了限制性内切酶。细菌可以抵御新病毒的入侵,而这种"限制"病毒生存的办法则可归功于细胞内部可摧毁外源DNA的限制性内切酶。首批被发现的限制性内切酶包括来源于大肠杆菌的EcoRI和EcoRII,以及来源于Heamophilusinfluenzae的HindII和HindIII。这些酶可在特定位点切开DNA,将基因切割成小的基因片段。
当限制性内切酶的应用在上世纪七十年代流传开来的时候,以NEB为代表的许多公司开始寻找更多的限制性内切酶。除了某些病毒以外,限制性内切酶只在原核生物中被发现。人们正在从数以千计的细菌及古细菌中寻找新的限制性内切酶。而对已测序的原核基因组数据分析表明,限制性内切酶在原核生物中普遍存在,所有自由生存的细菌和古细菌似乎都能编码限制性内切酶。
限制性内切酶的主要功能是保护细菌不受噬菌体的感染,这一观点已被人们广泛接受。它们作为微生物免疫机制的一部分行使其功能。当一个没有限制性内切酶的细菌被病毒感染时,大部分病毒颗粒都能成功地进行感染。然而一个有限制性内切酶的同种细菌被成功感染的比率显着下降。出现更多的限制性内切酶将会起到多重保护作用;而一个拥有4到5种各自独立的限制性内切酶将会使细胞坚不可摧。
上世纪80年代,科学家开始克隆并表达限制性内切酶。克隆技术由于将限制性内切酶的表达与原有细胞环境分离开来,避免了原细胞中其它内切酶的污染,从而提高了酶的纯度。此外,克隆技术提高了限制性内切酶的产量,简化了纯化过程,使得生产成本显着降低;克隆的基因很容易进行测序分析,表达出的蛋白也能进行X射线结晶分析,这使得我们对于克隆产物更加确定。
核糖核酸酶是一类广泛存在于动植物体内的核酸水解酶.其作为一种模型蛋白被普遍用于分子生物学研究,主要生理功能是控制细胞内RNA的种类与数量分布,除参与核糖核酸转录后的剪切、修饰和降解等过程外,还与某些植物的自交不亲和性、器官发生、宿主的防御机制、控制肿瘤血管生成、杀灭肿瘤细胞及抑制病毒(包括HIV-1)的复制等有关。
应用
1、识别位点的DNA序列呈二重旋转对称结构;2、切割DNA均产生磷酸和羟基的末端;3、错位切割产生具有突出的粘性末端,沿对称轴切割双链DNA产生平头末端;4、少数不同的限制性核酸内切酶可识别和切割相同的位点。
限制酶图
同一DNA用不同的限制酶进行切割,从而获得各种限制酶的切割位点,由此建立的位点图谱有助于对DNA的结构进行分析。
限制性核酸内切酶分析技术是病原变异、毒株鉴别、分型及了解基因结构和进行流行病学研究的有效方法,对动物检疫有很重要的实用意义,尤其对区别进出境动物及动物产品携带病毒是疫苗毒还是野毒,以及推论其是本地毒还是外来毒有很重要的意义。
分类
限制性酶主要分为三种类型:Ⅰ型限制酶为复合功能酶,具有限制-修饰两种功能,但在DNA链上没有固定的切割位点,一般在离切割位点1kb到几kb的地方随机切割,不产生特异性片段。Ⅲ型酶与Ⅰ型酶基本相似,不同的是Ⅲ型酶有特异性的切割位点,但这两类酶对DNA酶切分析的意义不大,通常所说的限制性内切酶是指Ⅱ型酶,它能够识别与切割DNA链上的特定的核苷酸顺序,产生特异性的DNA片段。