限制酶

限制酶e，更準確地說是限制性核酸內切酶（REN），是可以在特定位置識別和切割DNA的酶。 限制性核酸內切酶存在于細菌和古細菌等中，用于抵御噬菌體。 限制酶 e 通過缺失的甲基化模式或通過其他不存在的 DNA 序列識別外來 DNA，然后水解外來 DNA。 因此，它們總是與典型的 DNA 甲基轉移酶一起出現在細菌中，后者在細菌自身的 DNA 上留下特征模式。

為了使細菌具有限制酶作為防御系統，至少需要三個功能上可區分的蛋白質區域：限制域、甲基化域和序列識別域。 這三個結構域可以只存在于一種蛋白質上，也可以分布在多個蛋白質上。

每種限制性核酸內切酶識別特定的 DNA 堿基序列。 限制酶在限制性消化中的特異性取決于所用的緩沖液和輔助因子等。

限制發酵劑在生物化學中用于在指定點切割 DNA，例如 B. 在限制性分析（限制性酶切后進行瓊脂糖凝膠電泳）或克隆中。 因此，這些酶也被稱為分子剪刀。 連接酶用于共價重新連接切割末端（在粘性末端的情況下僅在雜交后）。 如果環境條件不對，也可以施加不明確的限制，這就是所謂的明星活動。 限制性核酸內切酶的特異性可以通過蛋白質設計特別適用于所需的 DNA 序列，例如 B. 在鋅指核酸酶中。

個體限制酶的界面位置可以用 DNA 的限制性圖譜表示。 例如，存在這樣的基因組和質粒圖譜。 當 DNA 被限制酶 e 切割時產生的 DNA 片段的長度可用于與限制性圖譜相比較來識別 DNA 部分。

根據它們的性質，主要有四種類型，又分為幾個亞型：

• I 型在遠離識別序列的隨機位置切割 DNA。 需要 ATP 并從 S-腺苷甲硫氨酸轉移甲基。
• II 型在識別序列內或附近切割 DNA。 不需要 ATP，也沒有甲基轉移酶活性。
• III 型將 DNA 切割離識別序列約 20 到 25 個堿基對。 需要 ATP 并從 S-腺苷甲硫氨酸轉移甲基。
• IV 型僅切割甲基化/羥甲基化/葡糖基-羥甲基化 DNA - 與受甲基化模式抑制的 I-III 型相反。
• V 型使用向導 RNA來靶向入侵生物體上的特定非回文序列。 如果提供合適的向導 RNA，它可以切割可變長度的 DNA。 由于其靈活性和易用性，V 型限制發酵劑是未來基因工程應用的有前途的候選者。

II 型有已知的亞型 IIS 型和 IIG 型，它們切入識別序列之外。

在一般用法中，術語“限制酶”通常等同于 II 型限制性核酸內切酶，因為 I 型和 III 型酶在分子生物學中的重要性不大。 限制發酵劑的名稱表明了它們的來源。 xxx個字母代表屬，第二個和第三個字母代表種，它由名稱后綴和發現的時間順序擴展。 例如，EcoRI 酶是在大腸桿菌 R（粗）菌株中發現的xxx種酶，而 SmaI 是粘質沙雷氏菌中的xxx種酶。 具有相同識別序列和相同切割模式的不同來源的限制酶稱為同裂酶。 如果它們在同一序列內切割但留下不同的切割末端，則它們被稱為新裂酶。

II型限制性核酸內切酶的識別序列主要由4、6或8個堿基對的回文序列組成。 切口可以是直的。 這種平末端導致克隆過程中較低的連接產量。