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限制酶

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黏状末端(sticky end)。图为EcoRI的切位。
平滑末端(blunt end)。图为SmaI的切位。

限制酶英语:restriction enzyme)又称限制内切酶限制性内切酶restriction endonuclease),全称限制性核酸内切酶[1],是一种能将双股DNA切开的。切割方法是将糖类分子与磷酸之间的键结切断,进而于两条DNA链上各产生一个切口,且不破坏核苷酸碱基。切割形式有两种,分别是可产生具有突出单股DNA的黏状末端,以及末端平整无凸起的平滑末端。[2]。由于断开的DNA片段可由另一种称为DNA连接酶的酵素黏合,因此染色体或DNA上不同的限制片段,得以经由剪接作用而结合在一起。

限制酶在分子生物学遗传工程领域有广泛的应用,此类酵素最早发现于某些品系的大肠杆菌体内,这些品系能够“限制”噬菌体对其感染,因此得名。科学家认为限制酶是细菌所演化出来对抗病毒感染,并帮助将已殖入的病毒序列移除的机制。是限制修饰系统(restriction modification system)的一部分。约翰霍普金斯大学丹尼尔·那森斯汉弥尔顿·史密斯伯克利加州大学沃纳·亚伯因为限制酶的发现及研究,而共同获得1978年的诺贝尔生理学或医学奖。此酵素最早的应用之一,是用来将胰岛素转基因到大肠杆菌,使其具备生产人类胰岛素的能力。

命名[编辑]

限制酶的命名是根据细菌种类而定,以EcoRI为例:

E Escherichia (属)
co coli (种)
R RY13 (品系)
I 首先发现 在此类细菌中发现的顺序

类型[编辑]

根据限制酶的结构,辅因子的需求切位与作用方式,可将限制酶分为三种类型,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[编辑]

同时具有修饰(modification)及限制性切割(restriction)的作用;另有识别(recognize)DNA上特定碱基序列的能力,通常其切割位(cleavage site)距离识别位点(recognition site)可达数千个碱基之远,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]

只具有限制性切割的作用,修饰作用由其他酶进行。所识别的位置多为短的回文序列(palindrome sequence);所剪切的碱基序列通常即为所识别的序列。是遗传工程上,实用性较高的限制酶种类。例如:EcoRI、HindIII。

第三型限制酶[编辑]

与第一型限制酶类似,同时具有修饰及识别切割的作用。可识别短的不对称序列,切割位与识别序列约距24-26个碱基对,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 来源 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)

参考文献[编辑]

  1. ^ 高中生物》选修 3 - 生物技术前沿,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

外部链接[编辑]