限制酶
限制酶(英語:restriction enzyme)又稱限制內切酶或限制性內切酶,全稱限制性內切核酸酶[1],是一種能將雙股DNA切開的酶。它的切割方法是將醣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,且不破壞核苷酸與鹼基。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連接酶的酶黏合,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與遺傳工程領域有廣泛的應用,此類酶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。是限制修飾系統的一部分。約翰霍普金斯大學的丹尼爾·那森斯、漢彌爾頓·史密斯與伯克利加州大學的沃納·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。此酶最早的應用之一,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
同時具有修飾及限制性切割的作用;另有识别DNA上特定鹼基序列的能力,通常其切割位距離识别位点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
只具有限制性切割的作用,修飾作用由其他酶進行。所识别的位置多為短的迴文序列;所剪切的鹼基序列通常即為所识别的序列。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,同時具有修飾及识别切割的作用。可识别短的不對稱序列,切割位與识别序列約距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'GAATTC3'CTTAAG | 5'---G AATTC---3'3'---CTTAA G---5' |
BamHI | Bacillus amyloliquefaciens | 5'GGATCC3'CCTAGG | 5'---G GATCC---3'3'---CCTAG G---5' |
HindIII | Haemophilus influenzae | 5'AAGCTT3'TTCGAA | 5'---A AGCTT---3'3'---TTCGA A---5' |
TaqI | Thermus aquaticus | 5'TCGA3'AGCT | 5'---T CGA---3'3'---AGC T---5' |
NotI | Nocardia otitidis | 5'GCGGCCGC3'CGCCGGCG | 5'---GC GGCCGC---3'3'---CGCCGG CG---5' |
HinfI | Haemophilus influenzae | 5'GANTC3'CTNAG | 5'---G ANTC---3'3'---CTNA G---5' |
Sau3A | Staphylococcus aureus | 5'GATC3'CTAG | 5'--- GATC---3'3'---CTAG ---3' |
PovII* | Proteus vulgaris | 5'CAGCTG3'GTCGAC | 5'---CAG CTG---3'3'---GTC GAC---5' |
SmaI* | Serratia marcescens | 5'CCCGGG3'GGGCCC | 5'---CCC GGG---3'3'---GGG CCC---5' |
HaeIII* | Haemophilus egytius | 5'GGCC3'CCGG | 5'---GG CC---3'3'---CC GG---5' |
AluI* | Arthrobacter luteus | 5'AGCT3'TCGA | 5'---AG CT---3'3'---TC GA---5' |
EcoRV* | Escherichia coli | 5'GATATC3'CTATAG | 5'---GAT ATC---3'3'---CTA TAG---5' |
KpnI[3] | Klebsiella pneumonia | 5'GGTACC3'CCATGG | 5'---GGTAC C---3'3'---C CATGG---5' |
PstI[3] | Providencia stuartii | 5'CTGCAG3'GACGTC | 5'---CTGCA G---3'3'---G ACGTC---5' |
SacI[3] | Streptomyces achromogenes | 5'GAGCTC3'CTCGAG | 5'---GAGCT C---3'3'---C TCGAG---5' |
SalI[3] | Streptomyces albue | 5'GTCGAC3'CAGCTG | 5'---G TCGAC---3'3'---CAGCT G---5' |
SphI[3] | Streptomyces phaeochromogenes | 5'GCATGC3'CGTACG | 5'---G CATGC---3'3'---CGTAC G---5' |
XbaI[3] | Xanthomonas badrii | 5'TCTAGA3'AGATCT | 5'---T CTAGA---3'3'---AGATC T---5' |
* = 平滑末端(blunt ends) |
參考文獻编辑
外部連結编辑
- Restriction Enzyme Digestion of DNA Protocol (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Restriction enzymes: protein data bank molecule of the month (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Restriction Homepage (页面存档备份,存于互联网档案馆) - Six different tools