Funkcje, typy i przykłady endonukleas

Endonucleas Są to enzymy, które przecinają ogniwa fosfodiéster znajdujące się w łańcuchu nukleotydowym. Miejsca restrykcyjne endonukleaz są bardzo zróżnicowane. Niektóre z tych enzymów przecinają DNA (kwas deoksyrybonukleinowy, nasz materiał genetyczny) prawie wszędzie, to znaczy są niespecyficzne.

Natomiast istnieje inna grupa endonukleaz, które są bardzo specyficzne w regionie lub sekwencji, którą zamierzają podzielić. Ta grupa enzymów jest znana jako enzymy restrykcyjne i są bardzo przydatne w biologii molekularnej. W tej grupie mamy dobrze znane enzymy BM HI, Eco RI i Alu I.

Endonukleazy przecięte wewnętrznie na DNA.
Źródło: Pixabay.com

W przeciwieństwie do endonukleaz, istnieją inne rodzaje białek katalitycznych - egzonukleaz - które są odpowiedzialne za łamanie łącza fosfodiéster na końcu łańcucha.

[TOC]

Endonukleaz ograniczenia

Enzymy ograniczników lub ograniczenia to białka katalityczne, które są odpowiedzialne za podział łączy fosfodiesterowych w łańcuchu DNA w bardzo specyficzne sekwencje.

Te enzymy można uzyskać w wielu firmach biotechnologicznych, a ich stosowanie jest prawie niezbędne w obecnych technikach obsługi DNA.

Endonukleazy ograniczone są nazwane przy użyciu pierwszych liter dwumianowej naukowej nazwy organizmu, z którego pochodzą, a następnie odkształcenie (jest to opcjonalne) i kończy się grupą enzymów ograniczników, do której należą, do której należą, której należą, której należą. Na przykład BAM HI i ECO RI są bardzo używanymi endonukleasami.

Region DNA, który rozpoznaje enzym, nazywa się miejscem restrykcyjnym i jest typowy dla każdej endonukleazy, chociaż kilka enzymów może się pokryć w miejscach ograniczenia. Ta strona jest ogólnie.

Sekwencje palindromowe są sekwencjami, które choć odczytane w 5 'do 3' lub 3 'do 5', są identyczne. Na przykład w przypadku Eco RI sekwencja palindromowa to: GAATTC i CTTAAG.

Funkcje i zastosowania endonuktów ograniczenia

Na szczęście dla biologów molekularnych bakterie rozwinęły się w trakcie ewolucji seria endonukleas.

Może ci służyć: jaki jest metabolizm żywych istot?

W naturze enzymy te ewoluowały - przypuszczalnie - jako system ochrony bakteryjnej przed inwazją obcych cząsteczek DNA, takich jak te z fagów.

W celu rozróżnienia między własnym i obcym materiałem genetycznym, te endonukleazy ograniczone mogą rozpoznać specyficzne sekwencje nukleotydowe. Zatem DNA, które nie posiadają tej sekwencji, może być bez zakłóceń wewnątrz bakterii.

W przeciwieństwie do tego, gdy endonukleaza rozpoznaje miejsce ograniczenia, dołącza do DNA i przecina.

Biolodzy są zainteresowani badaniem materiału genetycznego żywych istot. Jednak DNA powstaje z kilku milionów par baz długości. Te cząsteczki są bardzo długie i powinny być analizowane w małych fragmentach.

Aby spełnić ten cel, endonukleaz ograniczenia są zintegrowane z różnymi protokołami biologii molekularnej. Na przykład indywidualny gen można przechwycić i replikować do przyszłej analizy. Proces ten nazywa się „klonem” gen.

Fragmenty restrykcyjne Polimorfizm długości (RFLP)

Fragmenty restrykcyjne Długość Polimorfizmy odnoszą się do wzoru specyficznych sekwencji nukleotydowych w DNA, że endonukleaza ograniczenia jest w stanie rozpoznać i cięcia.

Dzięki swoistości enzymów każdy organizm charakteryzuje się specyficznym wzorem cięcia w DNA, powodując fragment zmiennych długości.

Rodzaje endonukleaz ograniczenia

Historycznie, endonukleaz ograniczników zostały sklasyfikowane na trzy rodzaje enzymów, oznaczone liczbami rzymskimi. Ostatnio opisano czwarty rodzaj endonukleazy.

Typ I

Najważniejszą cechą endonukleaz typu I jest to, że są to białka utworzone przez kilka podjednostek. Każdy z tych działa jako pojedynczy kompleks białkowy i zwykle ma dwie podjednostki zwane r, dwa i jeden s.

Może ci służyć: modyfikacje po -translacyjne

Część jest odpowiedzialna za rozpoznanie miejsca ograniczenia DNA. Tymczasem podpublice r jest niezbędne dla Clivaje, a M jest odpowiedzialny za katalizowanie reakcji metylacji.

Istnieją cztery podkategorie enzymów typu I, znane z liter A, B, C i D, które są powszechnie używane. Ta klasyfikacja opiera się na dopełniaczach genetycznych.

Enzymy typu I były pierwszymi endonukleazami ograniczonymi, które zostaną odkryte i oczyszczone. Jednak najbardziej przydatne w biologii molekularnej są te z typu II, które zostaną opisane w następnym rozdziale.

Typ II

Endonukleazy ograniczenia typu II rozpoznają specyficzne sekwencje DNA i wykonują Clivaje w stałej pozycji w pobliżu sekwencji, która wytwarza fosforany 5 'i hydroksils 3'. Na ogół wymagają kofaktorów jonów magnezu (Mg²⁺), Ale są takie, które mają wiele bardziej szczegółowych wymagań.

Strukturalnie mogą wyglądać jako monomery, głośniki wysokotonowe, a nawet tetramery. Technologia rekombinowana wykorzystuje endonukleazy typu II i z tego powodu scharakteryzowano ponad 3500 enzymów.

Typ III

Te układy enzymatyczne składają się z dwóch genów, zwanych Mod I wołowina, ten kod podjednostek, które rozpoznają DNA i modyfikacji lub ograniczeń. Oba podrzędne są niezbędne do ograniczenia, proces całkowicie zależny od hydrolizy ATP.

Aby móc podzielić cząsteczkę DNA, enzym musi oddziaływać z dwiema kopiami nie -palindromowej sekwencji rozpoznawania, a miejsca muszą być w odwrotnej orientacji w podłożu. Kliviving poprzedza translokację DNA.

Typ IV

Ostatnio zidentyfikowano dodatkową grupę. System składa się z dwóch lub więcej genów, które kodują dla białek, które dzielą tylko zmodyfikowane sekwencje DNA, zarówno metylowane, hydroksymetylowane lub hydrometylizowane glukozyl.

Na przykład enzym EckKMCRC rozpoznaje dwa dyukleotydy ogólnej formy RMC; Puryna, a następnie metylowana cytozyna, którą można oddzielić kilka par zasad - od 40 do prawie 3000. Podziel wymaga około 30 par zasad po miejscu, w którym rozpoznaje enzym.

Może ci służyć: gatunki wprowadzone na Wyspach Galapagos

Endonucleas Typ V

Tego typu endonukleazy są również znane jako endonukleas ”Naprowadzający na cel". Te enzymy rozpoznają i przecinają sekwencję docelową DNA w unikalnych miejscach genomu od 14 do 40 pz.

Matguns enzymy te są kodowane w intronach i uważa się, że ich funkcją jest promowanie poziomego przeniesienia sekwencji cięć. Po cięciu następuje naprawa pęknięcia w podwójnym śmigło DNA na podstawie sekwencji komplementarnej.

Przykłady

Endonukleaza i I. coli Działa jako system obrony przed fagi i pasożytami. Znajduje się głównie między błoną cytoplazmatyczną a ścianą komórkową. Produkuje dwie przerwy w obcym DNA, z którymi oddziałuje w przestrzeni perprapmicznej.

Endonukleaz typu CRISPR-CAS to enzymy, które działają w mechanizmie obronnym wielu rodzajów bakterii. Identyfikują i wycinają specyficzne sekwencje DNA organizmów atakujących, które są na ogół wirusem.

Niedawno naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkryli system genomowy CRISPR-CAS12BM z dużą precyzją do modyfikacji ludzkich komórek.

Bibliografia

1. Burrell, m. M. (Ed.). (1993). Enzymy biologii molekularnej. Totowa, NJ: Human Press.
2. Loenen, w. DO., Dryden, d. T., Raleight, e. DO., I Wilson, G. G. (2013). Enzymy ograniczników typu I i ich krewni. Badanie kwasów nukleinowych, 42(1), 20-44.
3. Murray, s. 1. R., Rosenthal, k. S., & Pfaller, m. DO. (2017). Mikrobiologia medyczna+ StudentConsult w hiszpańsku+ StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
4. Nathans, zm., & Smith, H. ALBO. (1975). Endonukleaz ograniczenia w analizie i restrukturyzacji cząsteczek DNA. Coroczny przegląd biochemii, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, a., Fuxreiter, m., Pingoud, v., & Wende, w. (2005). Ograniczenie ograniczenia typu II: struktura i mechanizm. Nauk o życiu komórkowym i molekularnym, 62(6), 685.