Endonukleaser funksjoner og typer



den endonukleaser er enzymer som kutter fosfodiesterbindingene plassert i nukleotidkjeden. Restriktionsstedene for endonukleaser er meget varierte. Noen av disse enzymene kutter DNA (deoksyribonukleinsyre, vårt genetiske materiale) nesten hvor som helst, det vil si, de er ikke-spesifikke.

Derimot er det en annen gruppe endonukleaser som er svært spesifikke i regionen eller sekvensen de skal beskatte. Denne gruppen av enzymer er kjent som restriksjonsenzymer, og de er meget nyttige i molekylærbiologi. I denne gruppen har vi kjente enzymer Bam HI, Eco RI og Alu I.

I motsetning til endonukleaser finnes det en annen type katalytiske proteiner - exonukleasene - som er ansvarlige for å bryte fosfodiester-lenken i enden av kjeden.

index

  • 1 Restriksjon endonukleaser
  • 2 Funksjoner og anvendelser av restriksjon endonukler
    • 2.1 Restriksjon fragment lengde polymorfisme (RFLP)
  • 3 Typer av restriktionsendonukleaser
    • 3.1 Type I
    • 3.2 Type II
    • 3.3 Type III
    • 3.4 Type IV
  • 4 referanser

Restriksjon endonukleaser

Begrensningsendonukleaser eller restriksjonsenzymer er katalytiske proteiner som er ansvarlige for spalting av fosfodiesterbindingene inne i DNA-kjeden i meget spesifikke sekvenser.

Disse enzymene kan kjøpes i flere bioteknologiselskaper, og deres bruk er nesten uunnværlig i dagens DNA-manipulasjonsteknikker.

Restriktionsendonukleasene er oppnådd ved å bruke de første bokstavene i det binomiale vitenskapelige navnet på organismen som de kommer fra, etterfulgt av stammen (dette er valgfritt) og ender med gruppen av restriktjonsenzymer som de tilhører. For eksempel er BamHI og EcoRI anvendte endonukleaser.

DNA-regionen som enzymet gjenkjenner kalles restriksjonssettet og er unikt for hver endonuklease, selv om flere enzymer kan falle sammen på restriksjonsstedene. Denne siden består vanligvis av en kort palindromisk sekvens av ca. 4 til 6 basepar i lengde, slik som AGCT (for Alu I) og GAATTC for EcoRI.

Palindromiske sekvenser er sekvenser som, selv om de leses i retningen 5 'til 3' eller 3 'til 5', er identiske. For eksempel, i tilfelle av EcoRI, er den palindromiske sekvensen GAATTC og CTTAAG.

Funksjoner og anvendelser av restriksjon endonukler

Heldigvis for molekylærbiologer har bakterier i løpet av evolusjonen utviklet en serie av restriktionsendonukleaser som internt fragmenterer det genetiske materialet.

I naturen har disse enzymene utviklet seg - antagelig - som et system av bakteriell beskyttelse mot invasjonen av fremmede DNA-molekyler, som for eksempel fra fag.

For å diskriminere mellom det eget og fremmede genetiske materiale, kan disse restriksjonsendonukleaser gjenkjenne spesifikke nukleotidsekvenser. Dermed kan DNA som ikke har denne sekvensen være uforstyrret inne i bakterien.

I motsetning, når endonukleasen gjenkjenner restriksjonsstedet, binder det seg til DNA og kutter det.

Biologer er interessert i å studere det genetiske materialet til levende vesener. DNA består imidlertid av flere millioner basepar i lengde. Disse molekylene er ekstremt lange og bør analyseres i små fragmenter.

For å oppfylle dette målet, er restriktionsendonukleaser integrert i de forskjellige molekylærbiologiske protokoller. For eksempel kan et individuelt gen bli tatt og replisert for fremtidig analyse. Denne prosessen kalles "kloning" et gen.

Restriksjon fragment lengde polymorphism (RFLP)

Begrensningsfragmentlengdepolymorfier refererer til mønsteret av spesifikke nukleotidsekvenser i DNA'et som restriksjonsendonukleaser er i stand til å gjenkjenne og kutte.

Takket være enzymets spesifisitet, er hver organisme preget av et spesifikt kuttemønster i DNA, opprinnelsesfragment med variable lengder.

Typer av restriktionsendonukleaser

Historisk sett har restriktionsendonukleaser blitt klassifisert i tre typer enzymer, betegnet med romerske tall. I det siste har en fjerde type endonuklease blitt beskrevet.

Type I

Den viktigste egenskapen for type I endonukleaser er at de er proteiner dannet av flere underenheter. Hver av disse fungerer som et enkeltproteinkompleks og har vanligvis to underenheter kalt R, to M og en S.

S-delen er ansvarlig for anerkjennelsen av restriksjonsstedet i DNA. R-underenheten er derimot avgjørende for spaltning, og M er ansvarlig for katalysering av metyleringsreaksjonen.

Det finnes fire underkategorier av type I-enzymer, kjent med bokstavene A, B, C og D, som er i vanlig bruk. Denne klassifiseringen er basert på genetisk komplementering.

Type I-enzymer var de første restriktionsendonukleaser som ble oppdaget og renset. Imidlertid er de mest nyttige i molekylærbiologi de av type II som vil bli beskrevet i neste avsnitt.

Type II

Type II restriksjonsendonukleaser gjenkjenner spesifikke DNA-sekvenser og utfører spaltning i en konstant posisjon nær en sekvens som produserer 5'-fosfater og 3'-hydroksyler. Magnesiumioner er vanligvis kreves som koaktorer (Mg2+), men det er noen som har mye mer spesifikke krav.

Strukturelt kan de fremstå som monomerer, dimerer eller til og med tetramerer. Rekombinant teknologi bruker type II endonukleaser, og derfor har mer enn 3500 enzymer blitt karakterisert.

Type III

Disse enzymsystemene består av to gener, kalt mod og storfekjøtt, som kodes for underenheter som gjenkjenner DNA og for modifikasjoner eller restriksjoner. Begge underenheter er nødvendige for begrensningen, en prosess som er helt avhengig av hydrolysen av ATP.

For å kløve DNA-molekylet, må enzymet samhandle med to kopier av den ikke-palindromiske gjenkjenningssekvensen og områdene må være i omvendt orientering på substratet. Spaltningen foregår av en translokasjon av DNA.

Type IV

En ytterligere gruppe har blitt identifisert i det siste. Systemet består av to eller flere gener som koder for proteiner som klipper bare modifiserte DNA-sekvenser, det være seg metylerte, hydroksymetylerte eller hydrosylerte glykosyler.

For eksempel gjenkjenner enzymet EckKMcrBC to dinucleotider av den generelle form RmC; en purin etterfulgt av et metylert cytosin som kan separeres av flere basepar - fra 40 til nesten 3000. Klyvingen finner sted ca. 30 basepar etter stedet som enzymet gjenkjenner.

referanser

  1. Burrell, M. M. (Ed.). (1993). Enzymer av molekylærbiologi. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W. A., Dryden, D. T., Raleigh, E. A., & Wilson, G. G. (2013). Type I restriksjonsenzymer og deres slektninger. Nukleinsyrer forskning, 42(1), 20-44.
  3. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medisinsk Mikrobiologi + StudentConsult på spansk + StudentConsult. Elsevier Helsefag.
  4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Begrensning av endonukleaser i analyse og restrukturering av DNA-molekyler. Årlig gjennomgang av biokjemi, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V., & Wende, W. (2005). Type II restriktionsendonukleaser: struktur og mekanisme. Cellular and molecular life sciences, 62(6), 685.