Endonukleazių funkcijos ir tipai

The endonukleazės yra fermentai, kurie sumažina nukleotidų grandinėje esančias fosfodiesterio jungtis. Endonukleazių restrikcijos vietos yra labai įvairios. Kai kurie iš šių fermentų DNR (dezoksiribonukleino rūgštis, mūsų genetinė medžiaga) beveik bet kur, ty jie yra nespecifiniai.

Priešingai, yra kita endonukleazių grupė, kuri yra labai specifinė regione ar sekoje, kurią jie ketina akcizuoti. Ši fermentų grupė yra žinoma kaip restrikcijos fermentai, ir jie yra labai naudingi molekulinėje biologijoje. Šioje grupėje yra žinomi fermentai BamHI, Eco RI ir Alu I.

Priešingai endonukleazėms, yra dar vienas katalizinių baltymų tipas - eksonukleazės, kurios yra atsakingos už fosfodiesterio jungties lūžimą grandinės pabaigoje..

Indeksas

• 1 Restrikcijos endonukleazės
• 2 Restrikcijos endonuklių funkcijos ir taikymas
  • 2.1 Restrikcijos fragmento ilgio polimorfizmas (RFLP)
• 3 Restrikcijos endonukleazių tipai
  • 3.1 I tipas
  • 3.2 II tipas
  • 3.3 III tipas
  • 3.4 IV tipas
• 4 Nuorodos

Apribojimų endonukleazės

Restrikcijos endonukleazės arba restrikcijos fermentai yra kataliziniai baltymai, kurie yra atsakingi už fosfodiesterio jungčių skilimą DNR grandinėje labai specifinėse sekose..

Šie fermentai gali būti įgyjami keliose biotechnologijų įmonėse, o jų naudojimas yra būtinas dabartinėse DNR manipuliavimo technikose.

Restrikcijos endonukleazės pavadinamos naudojant binominio mokslinio organizmo, iš kurio jie ateina, raidžių raides, o po to - štamą (tai yra neprivaloma) ir baigiasi grupe, kuriai jie priklauso. Pavyzdžiui, BamHI ir Eco RI yra plačiai naudojamos endonukleazės.

DNR regionas, kurį fermentas atpažįsta, vadinamas restrikcijos vieta ir yra unikalus kiekvienai endonukleazei, nors restrikcijos vietose gali sutapti keli fermentai. Ši vieta paprastai susideda iš trumpos palindrominės sekos, kurios ilgis yra nuo 4 iki 6 bazinių porų, pvz., AGCT (Alu I) ir GAATTC Eco RI..

Palindrominės sekos yra sekos, kurios, nors ir perskaitomos 5–3 'arba 3' iki 5 'kryptimi, yra identiškos. Pavyzdžiui, EcoRI atveju palindrominė seka yra: GAATTC ir CTTAAG.

Restrikcijos endonuklių funkcijos ir taikymas

Laimei, molekuliniai biologai, bakterijos evoliucijos metu sukūrė keletą restrikcijos endonukleazių, kurios viduje fragmentuoja genetinę medžiagą..

Gamtoje šie fermentai, žinoma, tapo bakterijų apsaugos nuo svetimų DNR molekulių, pvz., Iš fagų, invazijos sistema..

Siekiant atskirti savo ir užsienio genetinę medžiagą, šios restrikcijos endonukleazės gali atpažinti specifines nukleotidų sekas. Taigi, DNR, neturinčios šios sekos, bakterijos viduje gali būti netrikdoma.

Priešingai, kai endonukleazė atpažįsta restrikcijos vietą, ji jungiasi prie DNR ir ją supjausto.

Biologai yra suinteresuoti studijuoti gyvų būtybių genetinę medžiagą. Tačiau DNR sudaro keli milijonai bazinių porų. Šios molekulės yra labai ilgos ir turėtų būti analizuojamos mažais fragmentais.

Siekiant šio tikslo, restrikcijos endonukleazės yra integruotos į įvairius molekulinės biologijos protokolus. Pavyzdžiui, atskiras genas gali būti užfiksuotas ir pakartojamas tolesnei analizei. Šis procesas vadinamas geno klonavimu.

Restrikcijos fragmento ilgio polimorfizmas (RFLP)

Restrikcijos fragmento ilgio polimorfizmai reiškia specifinių nukleotidų sekų DNR modelį, kad restrikcijos endonukleazės galėtų atpažinti ir supjaustyti.

Dėl fermentų specifiškumo kiekvienas organizmas pasižymi specifiniu DNR fragmentu, kurio kintamojo ilgio fragmentas.

Restrikcijos endonukleazių tipai

Istoriškai restrikcijos endonukleazės buvo suskirstytos į trijų tipų fermentus, pažymėtus romėniškais skaitmenimis. Pastaruoju metu aprašyta ketvirtoji endonukleazės rūšis.

I tipas

Svarbiausia I tipo endonukleazių savybė yra tai, kad jie yra baltymai, kuriuos sudaro keli subvienetai. Kiekviena iš šių funkcijų veikia kaip vienas baltymų kompleksas ir paprastai turi du subvienetus, vadinamus R, du M ir vieną S.

S dalis yra atsakinga už restrikcijos vietos DNR atpažinimą. Kita vertus, R subvienetas yra būtinas skilimui ir M yra atsakingas už metilinimo reakcijos katalizavimą..

Yra keturios I tipo fermentų pakategorės, žinomos raidėmis A, B, C ir D, kurios yra įprastos. Ši klasifikacija pagrįsta genetiniu papildymu.

I tipo fermentai buvo aptikti ir išgryninti pirmieji restrikcijos endonukleazai. Tačiau molekulinėje biologijoje naudingiausi yra II tipo, kurie bus aprašyti kitame skyriuje.

II tipas

II tipo restrikcijos endonukleazės atpažįsta specifines DNR sekas ir atlieka skilimą pastovioje padėtyje netoli sekos, kuri gamina 5 'fosfatus ir 3' hidroksilus. Magnetiniai jonai paprastai reikalingi kaip kofaktoriai (Mg²⁺), tačiau yra keletas, kurie turi daug konkretesnių reikalavimų.

Struktūriškai jie gali pasirodyti kaip monomerai, dimerai ar net tetrameriai. Rekombinantinė technologija naudoja II tipo endonukleazes, todėl buvo apibūdinta daugiau kaip 3500 fermentų.

III tipas

Šios fermentų sistemos susideda iš dviejų genų, vadinamų mod ir res, kuris koduoja subvienetus, kurie atpažįsta DNR, ir modifikacijas ar apribojimus. Abu subvienetai yra būtini apribojimui, kuris yra visiškai priklausomas nuo ATP hidrolizės.

Siekiant išsklaidyti DNR molekulę, fermentas turi sąveikauti su dviem ne palindrominio atpažinimo sekos kopijomis, o vietovės turi būti atvirkštinės ant substrato. Prieš skilimą vyksta DNR perkėlimas.

IV tipas

Pastaruoju metu buvo nustatyta papildoma grupė. Sistema susideda iš dviejų ar daugiau genų, kurie koduoja baltymus, kurie išskiria tik modifikuotas DNR sekas, ar tai yra metilintas, hidroksimetilintas arba hidrosilintas glikozilas.

Pavyzdžiui, fermentas EckKMcrBC atpažįsta du dinukleotidus, kurių bendra forma yra RmC; purinas, po kurio seka metilintas citozinas, kurį galima atskirti keliomis bazinėmis poromis - nuo 40 iki beveik 3000. Skilimas vyksta apie 30 bazinių porų po to, kai fermentas atpažįsta.

Nuorodos

1. Burrell, M. M. (Red.). (1993). Molekulinės biologijos fermentai. Totowa, NJ: Humana Press.
2. Loenen, W. A., Dryden, D. T., Raleigh, E. A. ir Wilson, G. G. (2013). I tipo restrikcijos fermentai ir jų giminaičiai. Nukleino rūgščių tyrimai, 42(1), 20-44.
3. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medicinos mikrobiologija + StudentConsult Ispanijos + StudentConsult. Elsevier sveikatos mokslai.
4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Restrikcijos endonukleazės analizuojant ir restruktūrizuojant DNR molekules. Metinė biochemijos apžvalga, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V. ir Wende, W. (2005). II tipo restrikcijos endonukleazės: struktūra ir mechanizmas. Mobilieji ir molekuliniai gyvosios gamtos mokslai, 62(6), 685.