限制酶
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限制酶（Restriction Enzymes）全稱限制性核酸內(nèi)切酶（restriction endonuclease）:一種在特殊核甘酸序列處水解雙鏈DNA的內(nèi)切酶。Ⅰ型限制性內(nèi)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(nèi)切酶只催化非甲基化的DNA的水解。
細(xì)菌反擊
細(xì)菌容易被噬菌體感染，如已經(jīng)在每月推薦分子中看到的phix174噬菌體。許多細(xì)菌用切割外來DNA的方法進(jìn)行自我保護(hù)，如切割感染性噬菌體的DNA。這些細(xì)菌產(chǎn)生一種能切割DNA的核酸內(nèi)切酶，一旦發(fā)現(xiàn)外來DNA便將其切割，因此它們有效地限制了噬菌體對細(xì)菌的感染，故這種核酸內(nèi)切酶被稱為限制酶。
分子剪刀
每種限制酶特異識別專一DNA序列，并在切割位點(diǎn)將其準(zhǔn)確切割。例如，EcoR1切割GAATTC序列，切割位點(diǎn)在G與A之間。細(xì)菌將自身的DNA甲基化修飾，防止了被自身核酸內(nèi)切酶降解。這些甲基化基團(tuán)被裝到DNA大溝的腺嘌呤或胞嘧啶上（依細(xì)菌種類而定），使限制酶不能與DNA序列結(jié)合，但又不影響這些DNA序列上遺傳信息的正常識別與表達(dá)。噬菌體DNA沒有這些保護(hù)性的甲基化基團(tuán)，所以會被降解。每種細(xì)菌都有一種或幾種用來切割特異DNA序列的限制酶，還有與限制酶配對的甲基轉(zhuǎn)移酶，用來防止限制酶降解細(xì)菌基因中的相應(yīng)序列。
目錄 |
限制酶的分布
限制性核酸內(nèi)切酶分布極廣，幾乎在所有細(xì)菌的屬、種中都發(fā)現(xiàn)至少一種限制性內(nèi)切酶，多者在一屬中就有幾十種，例如在嗜血桿菌屬中(Haemophilus)現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)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(chǎn)酶菌株。據(jù)報道從10g的H. aegyptius的細(xì)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(xì)菌是限制性內(nèi)切酶，尤其是特異性非常強(qiáng)的I類限制性內(nèi)切酶的主要來源?！ ?/p>
限制性內(nèi)切酶的分類和性質(zhì)
根據(jù)酶的功能特性、大小及反應(yīng)時所需的輔助因子，限制性內(nèi)切酶可分為兩大類，即I類酶和II酶。最早從大腸桿菌中發(fā)現(xiàn)的EcoK、EcoB就屬于I類酶。其分子量較大；反應(yīng)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(yīng)只需Mg2+；最重要的是在所識別的特定堿基順序上有特異性的切點(diǎn)，因而DNA分子經(jīng)過II類酶作用后，可產(chǎn)生特異性的酶解片斷，這些片斷可用凝膠電泳法進(jìn)行分離、鑒別。
限制性內(nèi)切酶識別DNA序列中的回文序列。有些酶的切割位點(diǎn)在回文的一側(cè)(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(diǎn)在回文序列中間，形成平整末端。Alu I的切割位點(diǎn)如下：
5'-A G^C T-3'
3'-T C^G A-5'
在已發(fā)現(xiàn)的限制性內(nèi)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堿基識別順序，這種酶稱為“異源同功酶”(isochizomer，同切限制內(nèi)切酶；同裂酶)。應(yīng)該注意的是，這些酶雖然有相同的識別順序，但它們的切點(diǎn)并不完全一樣。例如Xma I和Sma I都識別六核苷酸CCCGGG，但Xma I的切點(diǎn)在cCCGGG，而Ema I的切點(diǎn)則在CCCGgGG，前者切割DNA分子，形成帶有CCGG粘性末端的DNA片段，而后者并不形成粘性末端。當(dāng)然，也有識別順序和切點(diǎn)都相同的酶，如Hap II、Hpa II、Mno I，都在識別順序CCGG內(nèi)有一相同的切點(diǎn)，Hal III和BsuR I同樣在識別順序GGCC內(nèi)有一相同的切點(diǎn)?！ ?/p>
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(guān)的DNA分子和遺傳工程?！ ?/p>
命名
限制酶的命名是根據(jù)細(xì)菌種類而定，以EcoRI為例：
| E | Escherichia | (屬) |
| co | coli | (種) |
| R | RY13 | (品系) |
| I | 首先發(fā)現(xiàn) | 在此類細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的順序 |
類型
根據(jù)限制酶的結(jié)構(gòu),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）?！ ?/p>
第一型限制酶
同時具有修飾(modification)及認(rèn)知切割(restriction)的作用；另有認(rèn)知(recognize)DNA上特定堿基序列的能力，通常其切割位(cleavage site)距離認(rèn)知位(recognition site)可達(dá)數(shù)千個堿基之遠(yuǎn)。例如：EcoB、EcoK?！ ?/p>
第二型限制酶
只具有認(rèn)知切割的作用，修飾作用由其他酵素進(jìn)行。所認(rèn)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(rèn)知的序列。是遺傳工程上，實(shí)用性較高的限制酶種類。例如：EcoRI、HindIII?！ ?/p>
第三型限制酶
與第一型限制酶類似，同時具有修飾及認(rèn)知切割的作用?？烧J(rèn)知短的不對稱序列，切割位與認(rèn)知序列約距24-26個堿基對。例如：EcoPI、HinfIII。
參看
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