限制酶

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黏狀末端(sticky end)。圖為EcoRI的切位。
平滑末端(blunt end)。圖為SmaI的切位。

限制酶英语restriction enzyme)又稱限制內切酶限制性內切酶restriction endonuclease),全稱限制性核酸內切酶[1],是一種能將雙股DNA切開的。切割方法是將糖類分子與磷酸之間的鍵結切斷,進而於兩條DNA鏈上各產生一個切口,且不破壞核苷酸鹼基。切割形式有兩種,分別是可產生具有突出單股DNA的黏狀末端,以及末端平整無凸起的平滑末端。[2]。由於斷開的DNA片段可由另一種稱為DNA連接酶的酵素黏合,因此染色體或DNA上不同的限制片段,得以經由剪接作用而結合在一起。

限制酶在分子生物學遺傳工程領域有廣泛的應用,此類酵素最早發現於某些品系的大腸桿菌體內,這些品系能夠「限制」噬菌體對其感染,因此得名。科學家認為限制酶是細菌所演化出來對抗病毒感染,並幫助將已殖入的病毒序列移除的機制。是限制修飾系統(restriction modification system)的一部分。約翰霍普金斯大學丹尼爾·那森斯漢彌爾頓·史密斯伯克利加州大學沃納·亞伯因為限制酶的發現及研究,而共同獲得1978年的諾貝爾生理學或醫學獎。此酵素最早的應用之一,是用來將胰島素基因轉殖到大腸桿菌,使其具備生產人類胰島素的能力。

命名[编辑]

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[编辑]

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[编辑]

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,并不能准确定位切割位点,所以并不常用。例如:EcoB、EcoK。

第二型限制酶[编辑]

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);所剪切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[编辑]

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,并不能准确定位切割位点,所以并不常用。例如:EcoPI、HinfIII。

例子[编辑]

名称 來源 识别序列 切割位点
EcoRI Escherichia coli
5'GAATTC
3'CTTAAG
5'---G     AATTC---3'
3'---CTTAA     G---5'
BamHI Bacillus amyloliquefaciens
5'GGATCC
3'CCTAGG
5'---G     GATCC---3'
3'---CCTAG     G---5'
HindIII Haemophilus influenzae
5'AAGCTT
3'TTCGAA
5'---A     AGCTT---3'
3'---TTCGA     A---5'
TaqI Thermus aquaticus
5'TCGA
3'AGCT
5'---T   CGA---3'
3'---AGC   T---5'
NotI Nocardia otitidis
5'GCGGCCGC
3'CGCCGGCG
5'---GC   GGCCGC---3'
3'---CGCCGG   CG---5'
HinfI Haemophilus influenzae
5'GANTC
3'CTNAG
5'---G   ANTC---3'
3'---CTNA   G---5'
Sau3A Staphylococcus aureus
5'GATC
3'CTAG
5'---     GATC---3'
3'---CTAG     ---3'
PovII* Proteus vulgaris
5'CAGCTG
3'GTCGAC
5'---CAG  CTG---3'
3'---GTC  GAC---5'
SmaI* Serratia marcescens
5'CCCGGG
3'GGGCCC
5'---CCC  GGG---3'
3'---GGG  CCC---5'
HaeIII* Haemophilus egytius
5'GGCC
3'CCGG
5'---GG  CC---3'
3'---CC  GG---5'
AluI* Arthrobacter luteus
5'AGCT
3'TCGA
5'---AG  CT---3'
3'---TC  GA---5'
EcoRV* Escherichia coli
5'GATATC
3'CTATAG
5'---GAT  ATC---3'
3'---CTA  TAG---5'
KpnI[3] Klebsiella pneumonia
5'GGTACC
3'CCATGG
5'---GGTAC  C---3'
3'---C  CATGG---5'
PstI[3] Providencia stuartii
5'CTGCAG
3'GACGTC
5'---CTGCA  G---3'
3'---G  ACGTC---5'
SacI[3] Streptomyces achromogenes
5'GAGCTC
3'CTCGAG
5'---GAGCT  C---3'
3'---C  TCGAG---5'
SalI[3] Streptomyces albue
5'GTCGAC
3'CAGCTG
5'---G  TCGAC---3'
3'---CAGCT  G---5'
SphI[3] Streptomyces phaeochromogenes
5'GCATGC
3'CGTACG
5'---G  CATGC---3'
3'---CGTAC  G---5'
XbaI[3] Xanthomonas badrii
5'TCTAGA
3'AGATCT
5'---T  CTAGA---3'
3'---AGATC  T---5'
* = 平滑末端(blunt ends)

參考文獻[编辑]

  1. ^ 高中生物》選修 3 - 生物技術前沿,人民教育出版社
  2. ^ http://nar.oxfordjournals.org/cgi/content/full/31/7/1805
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Molecular cell biology. Lodish, Harvey F. 5. ed. : - New York : W. H. Freeman and Co., 2003, 973 s. b ill. ISBN 0-7167-4366-3

外部連結[编辑]