定義
細菌體内能夠識别DNA的特異序列,并在識别位點或其周圍切割雙鍊DNA的一類内切酶,與相伴存在的甲基化酶共同存在構成限制-修飾體系,限制外源DNA,保護自身DNA,維持遺傳性狀的穩定性。
性質
限制性核酸内切酶主要存在于微生物中。
識别特定DNA序列,并結合相應位點,切斷其磷酸二酯鍵,産生黏性末端或平末端。
修複破壞的基因,或是将自己的基因向寄主整合時要用到。
簡介
30多年前,當人們在對噬菌體(細菌病毒)的宿主特異性的限制-修飾現象進行研究時,首次發現了限制性内切酶。細菌可以抵禦新病毒的入侵,而這種"限制"病毒生存的辦法則可歸功于細胞内部可摧毀外源DNA的限制性内切酶。首批被發現的限制性内切酶包括來源于大腸杆菌的EcoRI和EcoRII,以及來源于Heamophilusinfluenzae的HindII和HindIII。這些酶可在特定位點切開DNA,将基因切割成小的基因片段。
當限制性内切酶的應用在上世紀七十年代流傳開來的時候,以NEB為代表的許多公司開始尋找更多的限制性内切酶。除了某些病毒以外,限制性内切酶隻在原核生物中被發現。人們正在從數以千計的細菌及古細菌中尋找新的限制性内切酶。而對已測序的原核基因組數據分析表明,限制性内切酶在原核生物中普遍存在,所有自由生存的細菌和古細菌似乎都能編碼限制性内切酶。
限制性内切酶的主要功能是保護細菌不受噬菌體的感染,這一觀點已被人們廣泛接受。它們作為微生物免疫機制的一部分行使其功能。當一個沒有限制性内切酶的細菌被病毒感染時,大部分病毒顆粒都能成功地進行感染。然而一個有限制性内切酶的同種細菌被成功感染的比率顯着下降。出現更多的限制性内切酶将會起到多重保護作用;而一個擁有4到5種各自獨立的限制性内切酶将會使細胞堅不可摧。
上世紀80年代,科學家開始克隆并表達限制性内切酶。克隆技術由于将限制性内切酶的表達與原有細胞環境分離開來,避免了原細胞中其它内切酶的污染,從而提高了酶的純度。此外,克隆技術提高了限制性内切酶的産量,簡化了純化過程,使得生産成本顯着降低;克隆的基因很容易進行測序分析,表達出的蛋白也能進行X射線結晶分析,這使得我們對于克隆産物更加确定。
核糖核酸酶是一類廣泛存在于動植物體内的核酸水解酶.其作為一種模型蛋白被普遍用于分子生物學研究,主要生理功能是控制細胞内RNA的種類與數量分布,除參與核糖核酸轉錄後的剪切、修飾和降解等過程外,還與某些植物的自交不親和性、器官發生、宿主的防禦機制、控制腫瘤血管生成、殺滅腫瘤細胞及抑制病毒(包括HIV-1)的複制等有關。
應用
1、識别位點的DNA序列呈二重旋轉對稱結構;2、切割DNA均産生磷酸和羟基的末端;3、錯位切割産生具有突出的粘性末端,沿對稱軸切割雙鍊DNA産生平頭末端;4、少數不同的限制性核酸内切酶可識别和切割相同的位點。
限制酶圖
同一DNA用不同的限制酶進行切割,從而獲得各種限制酶的切割位點,由此建立的位點圖譜有助于對DNA的結構進行分析。
限制性核酸内切酶分析技術是病原變異、毒株鑒别、分型及了解基因結構和進行流行病學研究的有效方法,對動物檢疫有很重要的實用意義,尤其對區别進出境動物及動物産品攜帶病毒是疫苗毒還是野毒,以及推論其是本地毒還是外來毒有很重要的意義。
分類
限制性酶主要分為三種類型:Ⅰ型限制酶為複合功能酶,具有限制-修飾兩種功能,但在DNA鍊上沒有固定的切割位點,一般在離切割位點1kb到幾kb的地方随機切割,不産生特異性片段。Ⅲ型酶與Ⅰ型酶基本相似,不同的是Ⅲ型酶有特異性的切割位點,但這兩類酶對DNA酶切分析的意義不大,通常所說的限制性内切酶是指Ⅱ型酶,它能夠識别與切割DNA鍊上的特定的核苷酸順序,産生特異性的DNA片段。