ฟังก์ชั่นและประเภทของ endonucleases



endonucleases เป็นเอ็นไซม์ที่ตัดพันธะฟอสฟอมิโนสเตอร์ซึ่งอยู่ภายในโซ่นิวคลีโอไทด์ ไซต์ จำกัด ของ endonucleases นั้นมีความหลากหลายมาก เอนไซม์เหล่านี้บางตัวตัด DNA (กรด deoxyribonucleic ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมของเรา) เกือบทุกที่นั่นคือพวกมันไม่จำเพาะ.

ในทางตรงกันข้ามมีกลุ่มของเอนโดนิเคิลอีกกลุ่มหนึ่งที่มีความเฉพาะเจาะจงมากในภูมิภาคหรือลำดับที่พวกเขากำลังจะเก็บภาษี เอนไซม์กลุ่มนี้เรียกว่าเอ็นไซม์ จำกัด และมีประโยชน์มากในด้านอณูชีววิทยา ในกลุ่มนี้เรามีเอ็นไซม์ที่เป็นที่รู้จัก ได้แก่ Bam HI, Eco RI และ Alu I.

ตรงกันข้ามกับ endonucleases มี catalytic proteins อีกชนิดหนึ่งคือ exonucleases ซึ่งมีหน้าที่ทำลายการเชื่อมโยงของฟอสฟอสซั่มส์ที่ปลายโซ่.

ดัชนี

  • 1 จำกัด เอ็นโดนิเนสของข้อ จำกัด
  • 2 ฟังก์ชั่นและการประยุกต์ใช้ endonucles ข้อ จำกัด
    • 2.1 ข้อจำกัดความยาวส่วนแตกต่าง (RFLP)
  • 3 ประเภทของ endonucleases ที่ จำกัด
    • 3.1 ประเภท 1
    • 3.2 แบบที่สอง
    • 3.3 ประเภทที่สาม
    • 3.4 Type IV
  • 4 อ้างอิง

จำกัด เอ็นโดนิเนสของข้อ จำกัด

endonucleases หรือเอนไซม์ จำกัด เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโปรตีนที่รับผิดชอบในการแยกพันธะ phosphodiester ภายใน DNA chain ในลำดับที่เฉพาะเจาะจงมาก.

เอนไซม์เหล่านี้สามารถหาซื้อได้ใน บริษัท เทคโนโลยีชีวภาพหลายแห่งและการใช้งานของพวกมันนั้นขาดไม่ได้ในเทคนิคการจัดการดีเอ็นเอในปัจจุบัน.

ข้อ จำกัด ของ endonucleases นั้นใช้ชื่อตัวอักษรตัวแรกของชื่อวิทยาศาสตร์ทวินามของสิ่งมีชีวิตที่พวกมันมาตามด้วยสายพันธุ์ (นี่เป็นทางเลือก) และจบลงด้วยกลุ่มของเอนไซม์ที่พวกมันอยู่ ตัวอย่างเช่น Bam HI และ Eco RI นั้นใช้กันอย่างแพร่หลาย.

ภูมิภาคของ DNA ที่เอนไซม์รับรู้นั้นเรียกว่าไซต์ จำกัด และเป็นเอกลักษณ์ของเอนโดนิวคลีเอสแต่ละตัวแม้ว่าเอนไซม์หลายตัวอาจตรงกับไซต์ที่ จำกัด ไซต์นี้โดยทั่วไปประกอบด้วยลำดับ palindromic สั้น ๆ ประมาณ 4 ถึง 6 คู่ฐานยาวเช่น AGCT (สำหรับ Alu I) และ GAATTC สำหรับ Eco RI.

Palindromic sequences เป็นลำดับที่แม้ว่าการอ่านในทิศทาง 5 'ถึง 3' หรือ 3 'ถึง 5' จะเหมือนกัน ตัวอย่างเช่นในกรณีของ Eco RI ลำดับ palindromic คือ: GAATTC และ CTTAAG.

ฟังก์ชั่นและการประยุกต์ใช้ endonucles ข้อ จำกัด

โชคดีที่นักชีววิทยาโมเลกุลมีการพัฒนาแบคทีเรียในช่วงวิวัฒนาการชุดของเอ็นโดนิวคลีเอชั่นที่ จำกัด ซึ่งแยกส่วนของสารพันธุกรรมภายใน.

ในธรรมชาติแล้วเอนไซม์เหล่านี้มีวิวัฒนาการ - สันนิษฐานว่าเป็นระบบการป้องกันแบคทีเรียจากการบุกรุกของโมเลกุล DNA จากต่างประเทศเช่นจาก phages.

เพื่อแยกแยะความแตกต่างระหว่างสารพันธุกรรมของตัวเองและสิ่งแปลกปลอม endonucleases ที่ จำกัด เหล่านี้สามารถจำแนกลำดับนิวคลีโอไทด์ที่เฉพาะเจาะจงได้ ดังนั้น DNA ที่ไม่มีลำดับนี้สามารถไม่ถูกรบกวนภายในแบคทีเรีย.

ในทางตรงกันข้ามเมื่อ endonuclease รู้จักไซต์ที่มีข้อ จำกัด มันจะจับกับ DNA และตัดมัน.

นักชีววิทยาสนใจศึกษาวัสดุพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตาม DNA นั้นประกอบขึ้นจากฐานยาวหลายล้านคู่ โมเลกุลเหล่านี้มีความยาวมากและควรวิเคราะห์เป็นชิ้นเล็ก ๆ.

เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์นี้ endonucleases ที่ จำกัด ได้ถูกรวมเข้ากับโปรโตคอลชีววิทยาโมเลกุลต่าง ๆ ตัวอย่างเช่นยีนแต่ละตัวสามารถจับและทำซ้ำเพื่อการวิเคราะห์ในอนาคต กระบวนการนี้เรียกว่า "การโคลน" ยีน.

ข้อจำกัดความยาวส่วนแตกต่าง (RFLP)

polymorphisms ความยาวส่วนข้อ จำกัด หมายถึงรูปแบบของลำดับนิวคลีโอไทด์เฉพาะใน DNA ที่ endonucleases ที่ จำกัด สามารถรับรู้และตัด.

ขอบคุณความจำเพาะของเอนไซม์สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะในรูปแบบการตัดเฉพาะใน DNA ซึ่งเป็นส่วนกำเนิดของความยาวผันแปร.

ประเภทของ endonucleases ที่ จำกัด

ในอดีตมีการ จำกัด เอ็นโดนิเนสที่ จำกัด ได้ถูกจำแนกออกเป็นเอนไซม์สามประเภทซึ่งถูกกำหนดด้วยเลขโรมัน เมื่อไม่นานมานี้มีการอธิบายประเภทของ endonuclease.

พิมพ์ I

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของ endonuclease ชนิดที่ 1 คือโปรตีนเหล่านี้เกิดขึ้นจากหน่วยย่อยหลายแห่ง แต่ละฟังก์ชั่นเหล่านี้เป็นโปรตีนเดี่ยวที่ซับซ้อนและมักจะมีสองหน่วยย่อยที่เรียกว่า R, สอง M และหนึ่ง S.

ส่วน S มีหน้าที่รับผิดชอบในการรับรู้ของเว็บไซต์ จำกัด ใน DNA หน่วยย่อย R ในทางกลับกันมีความจำเป็นสำหรับความแตกแยกและ M มีหน้าที่ในการเร่งปฏิกิริยาเมทิลเลชัน.

มีสี่ประเภทย่อยของเอนไซม์ประเภทที่ 1 รู้จักกันในตัวอักษร A, B, C และ D ซึ่งเป็นสิ่งที่ใช้กันทั่วไป การจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับการเสริมทางพันธุกรรม.

เอ็นไซม์ Type I เป็นเอ็นโดนิเคิลที่ จำกัด ตัวแรกที่ค้นพบและทำให้บริสุทธิ์ อย่างไรก็ตามสิ่งที่มีประโยชน์มากที่สุดในด้านอณูชีววิทยาคือประเภท II ที่จะอธิบายในหัวข้อถัดไป.

ประเภทที่สอง

การ จำกัด เอ็นโดนิวคลีเอชั่นที่สองจะจดจำลำดับดีเอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงและทำการแตกแยกที่ตำแหน่งคงที่ใกล้กับลำดับที่สร้างฟอสเฟต 5 และไฮดรอกซิล 3 แมกนีเซียมมักจำเป็นต้องใช้เป็นโคแฟคเตอร์ (มก.)2+) แต่มีบางอย่างที่มีข้อกำหนดเฉพาะเจาะจงมากขึ้น.

โครงสร้างพวกเขาสามารถปรากฏเป็นโมโนเมอร์หรี่หรือแม้แต่ tetramers เทคโนโลยีรีคอมบิแนนต์ใช้เอนโดนิเคิล Type II และด้วยเหตุนี้จึงมีเอนไซม์มากกว่า 3,500 ตัว.

ประเภทที่สาม

ระบบเอนไซม์เหล่านี้ประกอบด้วยยีนสองตัวที่เรียกว่า พอควร และ เนื้อวัว, รหัสใดสำหรับหน่วยย่อยที่รับรู้ DNA และสำหรับการแก้ไขหรือข้อ จำกัด หน่วยย่อยทั้งสองมีความจำเป็นสำหรับข้อ จำกัด ซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องพึ่งพาการไฮโดรไลซิสของ ATP โดยสิ้นเชิง.

เพื่อที่จะแยกโมเลกุลของดีเอ็นเอเอ็นไซม์จะต้องโต้ตอบกับลำดับการรับรู้ที่ไม่ใช่แพลินโดรมิกสองชุดและไซต์จะต้องอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับวัสดุพิมพ์ ความแตกแยกนั้นนำหน้าด้วยการเคลื่อนย้ายของ DNA.

พิมพ์ IV

กลุ่มเพิ่มเติมได้รับการระบุเมื่อเร็ว ๆ นี้ ระบบประกอบด้วยยีนสองตัวหรือมากกว่านั้นซึ่งเป็นรหัสสำหรับโปรตีนที่แยกเฉพาะลำดับดีเอ็นเอที่ได้รับการดัดแปลงไม่ว่าจะเป็น methylated, hydroxymethylated หรือ glyrosyl hydrosylated.

ตัวอย่างเช่นเอ็นไซม์ EckKMcrBC รู้จักสองไดนิวคลีโอไทด์ของฟอร์มทั่วไป RmC; purine ตามด้วย methylated cytosine ซึ่งสามารถแยกออกเป็นหลายคู่ฐาน - จาก 40 ถึงเกือบ 3000 ความแตกแยกเกิดขึ้นประมาณ 30 คู่เบสหลังจากที่เอนไซม์รู้จักเอนไซม์.

การอ้างอิง

  1. Burrell, M. M. (Ed.) (1993). เอนไซม์ของอณูชีววิทยา. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W. A. ​​, Dryden, D. T. , Raleigh, E. A. , & Wilson, G. G. (2013) พิมพ์ฉัน จำกัด เอนไซม์และญาติของพวกเขา. การวิจัยกรดนิวคลีอิก, 42(1) 20-44.
  3. Murray, P.R. , Rosenthal, K.S. , & Pfaller, M.A. (2017). จุลชีววิทยาทางการแพทย์ + นักศึกษาที่ปรึกษาในภาษาสเปน + นักศึกษาที่ปรึกษา. วิทยาศาสตร์สุขภาพของเอลส์เวียร์.
  4. Nathans, D. , & Smith, H. O. (1975) ข้อ จำกัด เอ็นโดดอนเนสในการวิเคราะห์และการปรับโครงสร้างโมเลกุลดีเอ็นเอ. ทบทวนทางชีวเคมีประจำปี, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A. , Fuxreiter, M. , Pingoud, V. , & Wende, W. (2005) endonucleases จำกัด ประเภท II: โครงสร้างและกลไก. วิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิตระดับเซลล์และโมเลกุล, 62(6), 685.