Endonucleas funksjoner, typer og eksempler

De Endonucleas De er enzymer som kutter fosfodisterkoblingene som ligger inne i nukleotidkjeden. Begrensningsstedene for endonukleasene er veldig varierte. Noen av disse enzymene kuttet til DNA (deoksyribonukleinsyre, vårt genetiske materiale) nesten hvor som helst, det vil si at de er ikke -spesifikke.

I kontrast er det en annen gruppe endonukleaser som er veldig spesifikke i regionen eller sekvensen som de skal dele seg. Denne gruppen av enzymer er kjent som restriksjonsenzymer, og er veldig nyttige i molekylærbiologi. I denne gruppen har vi de velkjente enzymene BM HI, Eco Ri og Alu I.

Endonukleaser kuttet internt til DNA.
Kilde: Pixabay.com

I motsetning til endonukleaser, er det andre typer katalytiske proteiner - eksonukleaser - som er ansvarlige for å bryte fosfodisterkobling på slutten av kjeden.

[TOC]

Begrensning endonukleaser

Begrensning eller begrensningsenzymer er katalytiske proteiner som er ansvarlige for å dele fosfodiesterkoblinger inne i DNA -kjeden i veldig spesifikke sekvenser.

Disse enzymene kan anskaffes i flere bioteknologiselskaper, og deres bruk er nesten uunnværlig innenfor de nåværende DNA -håndteringsteknikkene.

The restriction endonucleases are named using the first letters of the binomial scientific name of the organism from which they come, followed by the strain (this is optional) and ends with the restriction enzyme group to which they belong to which they belong. For eksempel er Bam HI og Eco RI veldig brukt endonucleas.

DNA -regionen som enzymet gjenkjenner kalles restriksjonsstedet og er typisk for hver endonuklease, selv om flere enzymer kan sammenfalle i restriksjonsstedene. Dette nettstedet er generelt.

Palindromiske sekvenser er sekvenser som, selv om de er lest i 5 'til 3' eller 3 'til 5', er identiske. For eksempel, for Eco RI, er den palindromiske sekvensen: Gaattc og CTTAAG.

Funksjoner og anvendelser av begrensningsendonukler

Heldigvis for molekylære biologer har bakterier utviklet seg i løpet av evolusjonen en serie begrensning endonukleaser som internt fragment genetisk materiale.

Kan tjene deg: Hva er metabolismen til levende vesener?

I naturen har disse enzymene utviklet.

For å skille mellom sitt eget og utenlandske genetiske materiale, kan disse begrensningsendonukleasene gjenkjenne spesifikke nukleotidsekvenser. Dermed kan DNA som ikke har denne sekvensen være uten forstyrrelser i bakteriene.

Derimot, når endonukleasen gjenkjenner restriksjonsstedet, blir den sammen med DNA og kutter det.

Biologer er interessert i å studere det genetiske materialet til levende vesener. Imidlertid er DNA dannet av flere millioner par lengdebaser. Disse molekylene er ekstremt lange og bør analyseres i små fragmenter.

For å oppfylle dette målet, er begrensningsendonukleaser integrert i de forskjellige molekylære biologiprotokoller. For eksempel kan et individuelt gen fanges opp og replikeres for fremtidig analyse. Denne prosessen kalles "Clon" en gen.

Begrensningsfragmenter Lengde Polymorfisme (RFLP)

Begrensningsfragmenter lengde polymorfismer refererer til mønsteret av spesifikke nukleotidsekvenser i DNA at begrensning endonukleaser er i stand til å gjenkjenne og skjære.

Takket være enzymens spesifisitet, er hver organisme preget av et spesifikt skjæremønster i DNA, noe som forårsaker fragment av variable lengder.

Typer begrensninger endonukleaser

Historisk sett har endonukleaser for begrensninger blitt klassifisert i tre typer enzymer, utpekt med romertall. I det siste er en fjerde type endonuklease blitt beskrevet.

Type I

Det viktigste trekk ved endonukleaser av type I er at de er proteiner dannet av flere underenheter. Hvert av disse fungerer som et enkelt proteinkompleks og har vanligvis to underenheter kalt R, to m og en S.

Kan tjene deg: Post -Translational Modifications

Delen S er ansvarlig for anerkjennelse av DNA -restriksjonsstedet. Underuniditet R, i mellomtiden, er avgjørende for Clivaje og M er ansvarlig for å katalysere metyleringsreaksjonen.

Det er fire underkategorier av type I -enzymer, kjent for bokstaver A, B, C og D, som ofte brukes. Denne klassifiseringen er basert på genetisk komplementering.

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

Type II

Endonukleaser av type II gjenkjenner spesifikke DNA -sekvenser og utfører Clivaje i en konstant posisjon nær en sekvens som produserer fosfater 5 'og hydroksiler 3'. De krever vanligvis magnesiumion -kofaktorer (MG²⁺), Men det er noen som har mange mer spesifikke krav.

Strukturelt sett kan de fremstå som monomerer, tweetere eller til og med tetrammer. Den rekombinante teknologien bruker endonukleaser av type II, og av denne grunn har mer enn 3500 enzymer blitt karakterisert.

Type III

Disse enzymatiske systemene er sammensatt av to gener, kalt Mod og storfekjøtt, Den koden for underenheter som gjenkjenner DNA og for modifikasjoner eller begrensninger. Begge undernuthes er nødvendige for begrensning, en prosess som er helt avhengig av ATP -hydrolyse.

For å kunne dele DNA -molekylet, må enzymet samhandle med to kopier av den ikke -palindromiske gjenkjennelsessekvensen, og stedene må være i en omvendt orientering i underlaget. Cliving er gitt av en translokasjon av DNA.

Type IV

En ekstra gruppe er identifisert i det siste. Systemet er sammensatt av to eller flere gener som koder for proteiner som bare delte modifiserte DNA -sekvenser, enten metylert, hydroksymetylert eller hydrometylisert glukosyl.

For eksempel gjenkjenner EckkMCRC -enzymet to dyukleotider av den generelle RMC -formen; En purin etterfulgt av et metylert cytosin, som kan skilles med flere basepar - fra 40 til nesten 3000. Delingen tar omtrent 30 basepar etter stedet som enzymet gjenkjenner.

Det kan tjene deg: arter introdusert på Galapagos -øyene

Endonucleas type V

Endonukleaser av denne typen er også kjent som endonucleas "Homing"". Disse enzymene gjenkjenner og kutter DNA -målsekvensen i unike genomsteder fra 14 til 40 bp.

Matguns Disse enzymene er kodet i introner, og det antas at deres funksjon er å fremme den horisontale overføringen av kuttesekvensene. Etter kuttet er det en reparasjon av brudd i den doble DNA -propellen basert på den komplementære sekvensen.

Eksempler

Endonukleasen jeg av OG. coli Det fungerer som et forsvarssystem mot fag og parasitter. Det ligger hovedsakelig mellom den cytoplasmatiske membranen og celleveggen. Det produserer to -slepende brudd i det utenlandske DNA som det samhandler med i det perplapsmiske rommet.

CRISPR-CAS-type endonukleaser er enzymer som virker i forsvarsmekanismen til mange typer bakterier. Disse identifiserer og kutter spesifikke DNA -sekvenser av invaderende organismer, som generelt er virus.

Nylig oppdaget forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) CRISPR-CAS12BM Genomic Edition-systemet med høy presisjon for modifisering av humane celler.

Referanser

1. Burrell, m. M. (Red.). (1993). Enzymer av molekylærbiologi. Totowa, NJ: Human Press.
2. Loenen, w. TIL., Dryden, d. T., Raleight, e. TIL., & Wilson, G. G. (2013). Type I -begrensningsenzymer og deres pårørende. Nukleinsyrforskning, 42(1), 20-44.
3. Murray, p. R., Rosenthal, k. S., & Pfall, m. TIL. (2017). Medisinsk mikrobiologi+ StudentConsult in Spanish+ StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
4. Nathans, d., & Smith, h. ENTEN. (1975). Begrensning Endonukleaser i analysen og omstruktureringen av DNA -molekyler. Årlig gjennomgang av biokjemi, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, a., Fuxreiter, m., Pingoud, v., & Wende, w. (2005). Type II Begrensning Endonukleaser: Struktur og mekanisme. Cellular og Molecular Life Sciences, 62(6), 685.