Funkcije in vrste endonukleaz



The endonukleaze so encimi, ki režejo fosfodiestrske vezi znotraj nukleotidne verige. Omejevalna mesta endonukleaz so zelo različna. Nekateri od teh encimov režejo DNA (deoksiribonukleinska kislina, naš genetski material) skoraj povsod, to pomeni, da so nespecifični.

V nasprotju s tem pa obstaja še ena skupina endonukleaz, ki so zelo specifične v regiji ali zaporedju, v katerega bodo trošarine. Ta skupina encimov je znana kot omejevalni encimi in so zelo koristni v molekularni biologiji. V tej skupini imamo znane encime Bam HI, Eco RI in Alu I.

V nasprotju z endonukleazami obstaja še ena vrsta katalitičnih proteinov - eksonukleaz -, ki so odgovorni za prekinitev fosfodiestrske povezave na koncu verige..

Indeks

  • 1 Restrikcijske endonukleaze
  • 2 Funkcije in aplikacije omejitvenih koncev
    • 2.1 Polimorfizem dolžine restrikcijskih fragmentov (RFLP)
  • 3 Vrste restrikcijskih endonukleaz
    • 3.1 Tip I
    • 3.2 Tip II
    • 3.3 Tip III
    • 3.4 Tip IV
  • 4 Reference

Restrikcijske endonukleaze

Restrikcijske endonukleaze ali restrikcijski encimi so katalitični proteini, ki so odgovorni za cepitev fosfodiesterskih vezi znotraj verige DNA v zelo specifičnih sekvencah..

Ti encimi se lahko pridobijo v več biotehnoloških podjetjih in njihova uporaba je skoraj nujna v sedanjih tehnikah manipulacije z DNA..

Omejevalne endonukleaze so poimenovane z uporabo prvih črk binomskega znanstvenega imena organizma, iz katerega prihajajo, sledi sev (to ni obvezno) in se konča s skupino omejevalnih encimov, ki jim pripadajo. Na primer, Bam HI in Eco RI sta široko uporabljeni endonukleazi.

Področje DNA, ki ga encim prepozna, se imenuje restrikcijsko mesto in je edinstveno za vsako endonukleazo, čeprav lahko več encimov sovpada na restrikcijskih mestih. To območje je običajno sestavljeno iz kratkega palindromičnega zaporedja dolžine od 4 do 6 baznih parov, kot sta AGCT (za Alu I) in GAATTC za Eco RI.

Palindromske sekvence so sekvence, ki so, čeprav so odčitane v smeri 5 'do 3' ali 3 'do 5', enake. Na primer, v primeru EcoRI je palindromska sekvenca: GAATTC in CTTAAG.

Funkcije in aplikacije omejitvenih koncev

Na srečo so molekularni biologi razvili vrsto restrikcijskih endonukleaz, ki interno fragmentirajo genski material..

V naravi so se ti encimi razvili - verjetno - kot sistem bakterijske zaščite pred invazijo tujih molekul DNA, kot so tiste iz fagov..

Da bi razlikovali med lastnim in tujim genetskim materialom, lahko te restrikcijske endonukleaze prepoznajo specifične nukleotidne sekvence. Tako je lahko DNA, ki nima tega zaporedja, v bakteriji nemotena.

V nasprotju s tem, ko endonukleaza prepozna mesto omejevanja, se veže na DNA in jo razreže.

Biologi so zainteresirani za preučevanje genskega materiala živih bitij. Vendar pa je DNA sestavljena iz več milijonov osnovnih parov. Te molekule so izjemno dolge in jih je treba analizirati v majhnih delcih.

Za dosego tega cilja so v različne molekularno biološke protokole vključene restrikcijske endonukleaze. Na primer, posamezni gen je mogoče zajeti in ponoviti za prihodnjo analizo. Ta proces se imenuje "kloniranje" gena.

Polimorfizem dolžine restrikcijskih fragmentov (RFLP)

Polimorfizmi dolžine restrikcijskih fragmentov se nanašajo na vzorec specifičnih nukleotidnih sekvenc v DNA, ki jih lahko prepoznajo in razrežejo restrikcijske endonukleaze.

Zaradi specifičnosti encimov je za vsak organizem značilen poseben razrezan vzorec v DNA, ki izvira iz spremenljive dolžine..

Vrste restrikcijskih endonukleaz

V preteklosti so bile restrikcijske endonukleaze razvrščene v tri vrste encimov, označenih z rimskimi številkami. V zadnjem času so opisali četrti tip endonukleaze.

Tip I

Najpomembnejša značilnost endonukleaze tipa I je, da so proteini, ki jih tvori več podenot. Vsaka od teh funkcij deluje kot en sam proteinski kompleks in ima običajno dve podenoti, imenovani R, dve M in eno S.

S-del je odgovoren za prepoznavanje restrikcijskega mesta v DNA. Podskupina R je po drugi strani bistvena za cepitev in je odgovorna za kataliziranje reakcije metilacije..

Obstajajo štiri podkategorije encimov tipa I, ki jih poznajo črke A, B, C in D, ki so v skupni rabi. Ta klasifikacija temelji na genetski dopolnitvi.

Encimi tipa I so bili prvi restrikcijski endonukleaze, ki jih je treba odkriti in očistiti. Vendar pa so v molekularni biologiji najbolj koristne tiste vrste II, ki bodo opisane v naslednjem poglavju.

Tip II

Restrikcijske endonukleaze tipa II prepoznajo specifične sekvence DNA in izvajajo cepitev na konstantnem položaju v bližini zaporedja, ki proizvaja 5 'fosfate in 3' hidroksile. Kot cofactors (Mg) so navadno potrebni magnezijevi ioni2+), vendar obstajajo nekateri, ki imajo veliko bolj specifične zahteve.

Strukturno se lahko pojavijo kot monomeri, dimeri ali celo tetrameri. Rekombinantna tehnologija uporablja endonukleaze tipa II in zato je bilo opisanih več kot 3.500 encimov.

Tip III

Ti encimski sistemi so sestavljeni iz dveh genov, imenovanih mod in res, kodo za podenote, ki prepoznajo DNK in za spremembe ali omejitve. Obe podenoti sta potrebni za omejitev, proces, ki je popolnoma odvisen od hidrolize ATP.

Da bi cepili molekulo DNA, mora encim medsebojno delovati z dvema kopijama nepalindromskega zaporedja prepoznavanja, mesta pa morajo biti v substratu v obratni smeri. Pred cepitvijo sledi translokacija DNA.

Tip IV

V zadnjem času je bila ugotovljena dodatna skupina. Sistem je sestavljen iz dveh ali več genov, ki kodirajo za beljakovine, ki cepijo samo modificirana zaporedja DNA, pa naj bo to metiliran, hidroksimetiliran ali hidrosiliran glikozil.

Na primer, encim EckKMcrBC prepozna dva dinukleotida splošne oblike RmC; purina, ki mu sledi metiliran citozin, ki ga lahko ločimo z več baznimi pari - od 40 do skoraj 3000. Odcepitev poteka približno 30 parov baz po mestu, ki ga encim prepozna..

Reference

  1. Burrell, M. M. (ur.). (1993). Encimi molekularne biologije. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W.A., Dryden, D.T., Raleigh, E.A., & Wilson, G.G. (2013). Omejevalni encimi tipa I in njihovi sorodniki. Raziskave nukleinskih kislin, 42(1), 20-44.
  3. Murray, P.R., Rosenthal, K., & Pfaller, M.A. (2017). Medical Microbiology + StudentConsult v španščini + StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
  4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Restrikcijske endonukleaze pri analizi in prestrukturiranju molekul DNA. Letni pregled biokemije, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V., & Wende, W. (2005). Tip II restrikcijske endonukleaze: struktura in mehanizem. Celične in molekularne znanosti o življenju, 62(6), 685.