限制性核酸内切酶

限制性核酸内切酶

識别DNA的特異序列的限制酶
限制性核酸内切酶是可以識别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,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,可将限制酶分為三種類型,分别是第一型(TypeI)、第二型(TypeII)及第三型(TypeIII)。Ⅰ型限制性内切酶既能催化宿主DNA的甲基化,又催化非甲基化的DNA的水解;而Ⅱ型限制性内切酶隻催化非甲基化的DNA的水解。III型限制性内切酶同時具有修飾及認知切割的作用。限制性核酸内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,從而切斷雙鍊DNA的核酸水解酶。
    中文名:限制性核酸内切酶 外文名: 别名: 英文名:Restriction endonuclease 定義:識别DNA的特異序列 作用:切割DNA

簡介

能識别雙鍊DNA中特異性堿基序列,通過切割每一條鍊上的磷酸二酯鍵而消化DNA的酶。可分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型。基因工程中常用的是Ⅱ型限制性内切酶。

定義

是識别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。

由來

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中提取的限制性内切酶稱為Bam H,在同一品系細菌中得到的識别不同堿基順序的幾種不同特異性的酶,可以編成不同的号,如HindⅡ、HindⅢ,HpaI、HpaⅡ,MboI、MboⅡ等。

限制性内切酶(restriction endonuclease):一種在特殊核苷酸序列處水解雙鍊DNA的内切酶。Ⅰ型限制性内切酶既能催化宿主DNA的甲基化,又催化非甲基化的DNA的水解;而Ⅱ型限制性内切酶隻催化非甲基化的DNA的水解。

别名 Endodeoxyribonuclease簡稱限制酶

酶反應 限制性内切酶能分裂DNA分子在一限定數目的專一部位上。它能識别外源DNA并将其降解。

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。

性狀制品不含非專一的核酸水解酶(由10單位内切酶與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

限制性核酸内切酶分布極廣,幾乎在所有細菌的屬、種中都發現至少一種限制性内切酶,多者在一屬中就有幾十種,例如在嗜血杆菌屬中(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)就是高産酶菌株。據報道從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,細菌是限制性内切酶,尤其是特異性非常強的I類限制性内切酶的主要來源。

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,限制性内切酶可分為兩大類,即I類酶和Ⅱ酶。最早從大腸杆菌中發現的EcoK、EcoB就屬于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。其分子量小于105道爾頓;反應隻需Mg2+;最重要的是在所識别的特定堿基順序上有特異性的切點,因而DNA分子經過Ⅱ類酶作用後,可産生特異性的酶解片斷,這些片斷可用凝膠電泳法進行分離、鑒别。

限制性内切酶識别DNA序列中的回文序列。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,切割位點在回文序列中間,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'

在已發現的限制性内切酶中,近百種酶的識别順序已被測定。有很多來源不同的酶有相同的堿基識别順序,這種酶稱為“異源同功酶”(isochizomer,同切限制内切酶;同裂酶)。應該注意的是,這些酶雖然有相同的識别順序,但它們的切點并不完全一樣。例如Xma I和Sma I都識别六核苷酸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,而後者并不形成粘性末端。當然,也有識别順序和切點都相同的酶,如Hap Ⅱ、Hpa Ⅱ、Mno I,都在識别順序CCGG内有一相同的切點,Hal Ⅲ和BsuR I同樣在識别順序GGCC内有一相同的切點。

用途

用于DNA基因組物理圖譜的組建;基因的定位和基因分離;DNA分子堿基序列分析;比較相關的DNA分子和遺傳工程。

限制性核酸内切酶是由細菌産生的,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,隻切割外源DNA。

類型

根據限制酶的結構,輔因子的需求切位與作用方式,可将限制酶分為三種類型,分别是第一型(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上特定堿基序列的能力,通常其切割位(cleavage site)距離認知位(recognition site)可達數千個堿基之遠。例如:EcoB、EcoK。

第二型限制酶

隻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回文序列(palindrome sequence);所剪切的堿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個堿基對。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别自身遺傳物質和外來遺傳物質的目的。

所以,能産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别的序列,隻是該識别序列或酶切位點被甲基化了。但并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,因此當限制酶目标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内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于切割甲基化DNA。

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