Функције и типови ендонуклеаза



Тхе ендонуклеазе су ензими који пресецају фосфодиестерске везе лоциране унутар нуклеотидног ланца. Рестрикциона места ендонуклеаза су веома различита. Неки од ових ензима су резали ДНК (деоксирибонуклеинску киселину, наш генетски материјал) готово било где, то јест, они су неспецифични.

Насупрот томе, постоји још једна група ендонуклеаза које су веома специфичне у региону или секвенци у коју ће се акцизом исплатити. Ова група ензима позната је као рестрикциони ензими и веома су корисни у молекуларној биологији. У овој групи имамо познате ензиме Бам ХИ, Ецо РИ и Алу И.

Насупрот ендонуклеазама, постоји други тип каталитичких протеина - егзонуклеаза - који су одговорни за разбијање фосфодиестерске везе на крају ланца.

Индек

  • 1 Рестрикционе ендонуклеазе
  • Функције и примена ендокона ограничења
    • 2.1 Полиморфизам дужине рестрикционих фрагмената (РФЛП)
  • 3 Врсте рестрикционих ендонуклеаза
    • 3.1 Тип И
    • 3.2 Тип ИИ
    • 3.3 Тип ИИИ
    • 3.4 Тип ИВ
  • 4 Референце

Рестрикционе ендонуклеазе

Рестрикционе ендонуклеазе или рестрикциони ензими су каталитички протеини који су одговорни за одвајање фосфодиестарских веза унутар ДНК ланца у веома специфичним секвенцама.

Ови ензими се могу добити у више биотехнолошких компанија и њихова употреба је готово неопходна у тренутним техникама манипулације ДНК..

Ендонуклеазе рестрикције се називају употребом првих слова биномног научног имена организма из којег долазе, праћене сојем (ово је опционо) и завршава се групом рестрикционих ензима којима припадају. На пример, Бам ХИ и Ецо РИ су широко коришћени ендонуклеазе.

Област ДНК коју ензим препознаје назива се рестрикционо место и јединствена је за сваку ендонуклеазу, иако се неколико ензима може подударати на рестрикционим местима. Ова локација се обично састоји од кратке палиндромске секвенце од 4 до 6 парова база у дужини, као што су АГЦТ (за Алу И) и ГААТТЦ за Ецо РИ.

Палиндромске секвенце су секвенце које су, иако читане у правцу од 5 'до 3' или 3 'до 5', идентичне. На пример, у случају ЕцоРИ, палиндромска секвенца је: ГААТТЦ и ЦТТААГ.

Функције и примене ограничавајућих ендона

Срећом за молекуларне биологе, бактерије су током еволуције развиле низ рестрикционих ендонуклеаза које интерно фрагментирају генетски материјал.

У природи, ови ензими су еволуирали - вероватно - као систем бактеријске заштите против инвазије страних молекула ДНК, као што су они из фага..

Да би се направила разлика између сопственог и страног генетског материјала, ове рестрикционе ендонуклеазе могу да препознају специфичне нуклеотидне секвенце. Дакле, ДНК која нема ову секвенцу може бити ненарушена унутар бактерије.

Насупрот томе, када ендонуклеаза препознаје рестрикционо место, везује се за ДНК и реже је.

Биолози су заинтересовани за проучавање генетског материјала живих бића. Међутим, ДНК се састоји од неколико милиона парова база дужине. Ови молекули су изузетно дуги и треба их анализирати у малим фрагментима.

Да би се постигао овај циљ, рестрикционе ендонуклеазе су интегрисане у различите протоколе молекуларне биологије. На пример, појединачни ген се може ухватити и реплицирати за будућу анализу. Овај процес се назива "клонирање" гена.

Полиморфизам дужине рестрикционих фрагмената (РФЛП)

Полиморфизми дужине рестрикционих фрагмената односе се на образац специфичних нуклеотидних секвенци у ДНК које рестрикционе ендонуклеазе могу да препознају и исеку.

Захваљујући специфичности ензима, сваки организам карактерише специфичан рез у ДНК, који потиче од варијабилних дужина..

Типови рестрикционих ендонуклеаза

Историјски, рестрикционе ендонуклеазе су класификоване у три врсте ензима, означене римским бројевима. У последње време, описан је четврти тип ендонуклеазе.

Тип И

Најважнија карактеристика ендонуклеаза типа И је да су протеини формирани од неколико подјединица. Свака од тих функција функционише као један комплекс протеина и обично има две подјединице назване Р, два М и један С.

С део је одговоран за препознавање рестрикционог места у ДНК. Подјединица Р је, с друге стране, неопходна за цепање и М је одговорна за катализирање реакције метилације..

Постоје четири поткатегорије ензима типа И, познате по словима А, Б, Ц и Д, које се користе уобичајено. Ова класификација се заснива на генетској комплементацији.

Ензими типа И су прве рестрикционе ендонуклеазе које треба открити и пречистити. Међутим, најкориснији у молекуларној биологији су они типа ИИ који ће бити описани у наредном одељку.

Тип ИИ

Тип ИИ рестрикционе ендонуклеазе препознају специфичне ДНК секвенце и обављају цепање на константном положају близу секвенце која производи 5 'фосфате и 3' хидроксиле. Као кофактори се обично захтевају јони магнезијума (Мг2+), али постоје неки који имају много специфичније захтеве.

Структурно, могу се појавити као мономери, димери или чак тетрамери. Рекомбинантна технологија користи ендонуклеазе типа ИИ и због тога је карактерисано више од 3.500 ензима.

Тип ИИИ

Ови ензимски системи се састоје од два гена, који се зову мод и рес, који код за подјединице које препознају ДНК и за модификације или ограничења. Обе подјединице су неопходне за рестрикцију, процес који потпуно зависи од хидролизе АТП.

Да би се цепао ДНК молекул, ензим мора да ступи у интеракцију са две копије не-палиндромске секвенце препознавања и места морају бити у обрнутој оријентацији на супстрату. Цепању претходи транслокација ДНК.

Тип ИВ

У последње време идентификована је додатна група. Систем је састављен од два или више гена који кодирају протеине који одвајају само модификоване ДНК секвенце, било да је то метилирани, хидроксиметиловани или хидросиловани гликозил..

На пример, ензим ЕцкКМцрБЦ препознаје два динуклеотида општег облика РмЦ; пурина праћена метилираним цитозином, који се може раздвојити са неколико парова база - од 40 до скоро 3000. Цепање се одвија око 30 парова база после места које ензим препознаје.

Референце

  1. Буррелл, М. М. (ур.). (1993). Ензими молекуларне биологије. Тотова, Њ: Хумана Пресс.
  2. Лоенен, В.А., Дриден, Д.Т., Ралеигх, Е.А., & Вилсон, Г.Г. (2013). Тип И рестрикционих ензима и њихових рођака. Истраживање нуклеинских киселина, 42(1), 20-44.
  3. Мурраи, П.Р., Росентхал, К., & Пфаллер, М.А. (2017). Медицал Мицробиологи + СтудентЦонсулт ин Спанисх + СтудентЦонсулт. Елсевиер Хеалтх Сциенцес.
  4. Натханс, Д., & Смитх, Х. О. (1975). Рестрикционе ендонуклеазе у анализи и реструктурирању молекула ДНК. Годишњи преглед биохемије, 44(1), 273-293.
  5. Пингоуд, А., Фукреитер, М., Пингоуд, В., & Венде, В. (2005). Тип ИИ рестрикционих ендонуклеаза: структура и механизам. Ћелијске и молекуларне науке о животу, 62(6), стр.