Функции и видове ендонуклеази



на ендонуклеази са ензими, които отрязват фосфодиестерните връзки, намиращи се вътре в нуклеотидната верига. Рестрикционните места на ендонуклеазите са много разнообразни. Някои от тези ензими разрязват ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина, нашия генетичен материал) почти навсякъде, т.е. те са неспецифични.

За разлика от това, има друга група ендонуклеази, които са много специфични в региона или последователността, в която ще се изхвърлят. Тази група ензими е известна като рестрикционни ензими и са много полезни в молекулярната биология. В тази група имаме известните ензими Bam HI, Eco RI и Alu I.

За разлика от ендонуклеазите, има друг тип каталитични протеини - екзонуклеазите - които са отговорни за разрушаването на фосфодиестерната връзка в края на веригата.

индекс

  • 1 Рестрикционни ендонуклеази
  • 2 Функции и приложения на ограничителните ендокументи
    • 2.1 Полиморфизъм на дължината на ограничителния фрагмент (RFLP)
  • 3 Видове рестрикционни ендонуклеази
    • 3.1 Тип I
    • 3.2 Тип II
    • 3.3 Тип III
    • 3.4 Тип IV
  • 4 Препратки

Рестрикционни ендонуклеази

Рестрикционни ендонуклеази или рестрикционни ензими са каталитични протеини, които са отговорни за разцепването на фосфодиестерните връзки вътре в ДНК веригата в много специфични последователности..

Тези ензими могат да бъдат придобити в много биотехнологични компании и тяхната употреба е почти необходима в рамките на настоящите техники за манипулиране на ДНК..

Рестрикционните ендонуклеази се наименуват като се използват първите букви на биномното научно наименование на организма, от който те идват, последвано от щама (това е по избор) и завършва с групата от рестрикционни ензими, към които те принадлежат. Например, BamHI и EcoRI са широко използвани ендонуклеази.

Областта на ДНК, която ензимът разпознава, се нарича рестрикционно място и е уникална за всяка ендонуклеаза, въпреки че няколко ензима могат да съвпадат в рестрикционните места. Това място обикновено се състои от къса палиндромна последователност с дължина от около 4 до 6 базови двойки, като AGCT (за Alu I) и GAATTC за Eco RI.

Палиндромните последователности са последователности, които, макар че се четат в посока 5 'до 3' или 3 'до 5', са идентични. Например, в случая на EcoRI, палиндромната последователност е: GAATTC и CTTAAG.

Функции и приложения на ограничителни ендонуклисти

За щастие на молекулярните биолози, бактериите са разработили по време на еволюцията серия от рестрикционни ендонуклеази, които вътрешно фрагментират генетичния материал.

В природата, тези ензими са се развили - вероятно - като система от бактериална защита срещу инвазията на чужди ДНК молекули, като тези от фаги..

За да се разграничи собственият и чуждия генетичен материал, тези рестрикционни ендонуклеази могат да разпознаят специфични нуклеотидни последователности. Следователно, ДНК, която няма тази последователност, може да бъде непроменена вътре в бактерията.

Обратно, когато ендонуклеазата разпознава рестрикционния сайт, тя се свързва с ДНК и го разрязва.

Биолозите се интересуват от изучаването на генетичния материал на живите същества. Въпреки това, ДНК е съставена от няколко милиона базови двойки по дължина. Тези молекули са изключително дълги и трябва да бъдат анализирани на малки фрагменти.

За да се постигне тази цел, рестрикционните ендонуклеази са интегрирани в различните протоколи на молекулярната биология. Например, отделен ген може да бъде уловен и репликиран за бъдещ анализ. Този процес се нарича "клониране" на ген.

Полиморфизъм на дължината на рестрикционния фрагмент (RFLP)

Полиморфизмите на дължината на рестрикционните фрагменти се отнасят до модела на специфични нуклеотидни последователности в ДНК, които рестрикционните ендонуклеази са в състояние да разпознаят и отрежат.

Благодарение на специфичността на ензимите, всеки организъм се характеризира със специфичен модел на рязане в ДНК, който произвежда фрагмент с променлива дължина..

Видове рестрикционни ендонуклеази

Исторически, рестрикционните ендонуклеази са класифицирани в три вида ензими, обозначени с римски цифри. Напоследък е описан четвърти тип ендонуклеаза.

Тип I

Най-важната характеристика на тип I ендонуклеази е, че те са протеини, образувани от няколко субединици. Всяка от тях функционира като единичен протеинов комплекс и обикновено има две субединици, наречени R, две М и една S.

S частта е отговорна за разпознаването на рестрикционното място в ДНК. R субединицата, от друга страна, е от съществено значение за разцепването и М е отговорен за катализиране на реакцията на метилиране..

Има четири подкатегории от ензими от тип I, известни с буквите А, В, С и D, които са в обща употреба. Тази класификация се основава на генетично допълване.

Ензимите от тип I са първите рестрикционни ендонуклеази, които трябва да бъдат открити и пречистени. Въпреки това, най-полезни в молекулярната биология са тези от тип II, които ще бъдат описани в следващия раздел.

Тип II

Рестрикционните ендонуклеази от тип II разпознават специфични ДНК последователности и извършват разцепване при постоянна позиция близо до последователност, която произвежда 5 'фосфати и 3' хидроксили. Като кофактори обикновено се изискват магнезиеви йони (Mg2+), но има някои, които имат много по-специфични изисквания.

Структурно, те могат да се появят като мономери, димери или дори тетрамери. Рекомбинантната технология използва ендонуклеази тип II и по тази причина са характеризирани повече от 3 500 ензими.

Тип III

Тези ензимни системи са съставени от два гена, наречени моден и говеждо месо, кой код за подединици разпознава ДНК и за модификации или ограничения. И двете субединици са необходими за ограничението, процес напълно зависим от хидролизата на АТР.

За да се разцепи ДНК молекулата, ензимът трябва да взаимодейства с две копия на не-палиндромната разпознавателна последователност и местата трябва да бъдат в обратна ориентация на субстрата. Разцепването се предшества от транслокация на ДНК.

Тип IV

Напоследък е идентифицирана допълнителна група. Системата е съставена от два или повече гена, които кодират протеини, които разцепват само модифицирани ДНК последователности, независимо дали са метилирани, хидроксиметилирани или хидролизирани гликозили..

Например, ензимът EckKMcrBC разпознава два динуклеотида от общата форма RmC; пурин, последван от метилиран цитозин, който може да бъде разделен от няколко основни двойки - от 40 до почти 3000. Разцепването се осъществява около 30 базови двойки след мястото, което ензимът разпознава..

препратки

  1. Burrell, М. M. (Ed.). (1993). Ензими от молекулярната биология. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W.A., Dryden, D.T., Raleigh, E.A., & Wilson, G. G. (2013). Тип I рестрикционни ензими и техните роднини. Изследване на нуклеинови киселини, 42(1), 20-44.
  3. Мъри, П.Р., Розентал, К. С., и Пфалър, М.А. (2017). Медицинска микробиология + студентско консултиране на испански + студентски консултант. Elsevier Health Sciences.
  4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Рестрикционни ендонуклеази в анализа и преструктурирането на ДНК молекули. Годишен преглед на биохимията, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A., Fuxreiter, М., Pingoud, V., & Wende, W. (2005). Тип II рестрикционни ендонуклеази: структура и механизъм. Клетъчни и молекулярни науки за живота, 62(6), 685.