Endonukleažu funkcijas un veidi



The endonukleazes ir fermenti, kas samazina fosfodiestera saites, kas atrodas nukleotīdu ķēdē. Endonukleažu restrikcijas vietas ir ļoti dažādas. Daži no šiem fermentiem samazina DNS (dezoksiribonukleīnskābi, mūsu ģenētisko materiālu) gandrīz jebkurā vietā, tas ir, tie nav specifiski..

Turpretī ir vēl viena endonukleažu grupa, kas ir ļoti specifiska reģionā vai secībā, ko viņi gatavojas akcīzes. Šī fermentu grupa ir pazīstama kā restrikcijas fermenti, un tie ir ļoti noderīgi molekulārajā bioloģijā. Šajā grupā ir zināmi fermenti BamHI, Eco RI un Alu I.

Pretēji endonukleazēm ir vēl viens katalītisko olbaltumvielu veids - eksonuklāzes, kas ir atbildīgas par fosfodiesteru saikni ķēdes beigās.

Indekss

  • 1 Ierobežošanas endonuklāzes
  • 2 Ierobežojumu endonuklu funkcijas un pielietojumi
    • 2.1. Restrikcijas fragmenta garuma polimorfisms (RFLP)
  • 3 Restrikcijas endonukleažu veidi
    • 3.1. I tips
    • 3.2. II tips
    • 3.3 III tips
    • 3.4 IV tips
  • 4 Atsauces

Ierobežošanas endonuklāzes

Restrikcijas endonuklāzes vai restrikcijas fermenti ir katalītiski proteīni, kas ir atbildīgi par fosfodiesteru saitēm DNS ķēdē, ļoti specifiskās sekvencēs..

Šos fermentus var iegūt vairākos biotehnoloģijas uzņēmumos, un to izmantošana ir gandrīz neaizstājama pašreizējās DNS manipulācijas metodēs.

Restrukturizācijas endonuklāzes tiek nosauktas, izmantojot binomiskā zinātniskā nosaukuma pirmos burtus, no kuriem tie nāk, kam seko celms (tas nav obligāts) un beidzas ar ierobežojumu enzīmu grupu, kurai tie pieder. Piemēram, BamHI un Eco RI ir plaši lietotas endonuklāzes.

DNS apgabals, ko enzīms atpazīst, tiek saukts par restrikcijas vietu un ir unikāls katram endonukleazam, lai gan restrikcijas vietās var sakrist vairāki fermenti. Šī vietne parasti sastāv no īsa palindroma secības, kas ir apmēram 4 līdz 6 bāzes pāri, piemēram, AGCT (Alu I) un GAATTC ekoloģiskai RI..

Palindromās sekvences ir sekvences, kuras, lai gan lasītas 5 līdz 3 'vai 3' līdz 5 'virzienā, ir identiskas. Piemēram, Eco RI gadījumā palindromiskā secība ir: GAATTC un CTTAAG.

Ierobežojošo endonuklu funkcijas un pielietojumi

Par laimi molekulārajiem biologiem, baktērijas evolūcijas gaitā ir izstrādājušas virkni restrikcijas endonukleažu, kas iekšēji fragmentē ģenētisko materiālu..

Dabā šie fermenti, visticamāk, ir attīstījušies kā baktēriju aizsardzības sistēma pret svešu DNS molekulu invāziju, piemēram, no fāgiem..

Lai diskriminētu pašu un svešu ģenētisko materiālu, šie restrikcijas endonuklāzes var atpazīt specifiskas nukleotīdu sekvences. Tādējādi DNS, kurai nav šīs sekvences, var netraucēti baktērijas iekšpusē.

Turpretim, ja endonukleaze atpazīst restrikcijas vietu, tā saistās ar DNS un sagriež to.

Biologi ir ieinteresēti pētīt dzīvo būtņu ģenētisko materiālu. Tomēr DNS sastāv no vairākiem miljoniem bāzu pāru garuma. Šīs molekulas ir ārkārtīgi garas un jāanalizē nelielos fragmentos.

Lai sasniegtu šo mērķi, restrikcijas endonuklāzes ir integrētas dažādos molekulārās bioloģijas protokolos. Piemēram, atsevišķu gēnu var uztvert un atkārtot, lai veiktu turpmāku analīzi. Šo procesu sauc par gēna "klonēšanu".

Restrikcijas fragmenta garuma polimorfisms (RFLP)

Restrikcijas fragmenta garuma polimorfismi attiecas uz specifisku nukleotīdu sekvenču DNS raksturu, ko restrikcijas endonuklāzes spēj atpazīt un sagriezt.

Pateicoties fermentu specifikai, katram organismam ir raksturīgs specifisks griezuma modelis DNS, kas ir dažāda garuma izcelsmes fragments..

Restrikcijas endonukleažu veidi

Vēsturiski restrikcijas endonuklāzes ir iedalītas trīs veidu fermentos, kas apzīmēti ar romiešu cipariem. Pēdējā laikā ir aprakstīts ceturtais endonukleazes veids.

I tips

Svarīgākais I tipa endonukleažu raksturojums ir tas, ka tie ir proteīni, ko veido vairākas apakšvienības. Katra no šīm funkcijām darbojas kā viens olbaltumvielu komplekss, un parasti tam ir divas apakšvienības, ko sauc par R, diviem M un vienu S.

S daļa ir atbildīga par restrikcijas vietas atpazīšanu DNS. No otras puses, R apakšvienība ir būtiska šķelšanai, un M ir atbildīgs par metilēšanas reakcijas katalizāciju..

Ir četras I tipa fermentu apakškategorijas, kas pazīstamas ar burtiem A, B, C un D, ​​kas ir kopīgi lietotas. Šī klasifikācija balstās uz ģenētisko papildinājumu.

I tipa enzīmus atklāja un attīra pirmie restrikcijas endonuklāzes. Tomēr molekulārajā bioloģijā visnoderīgākie ir II tipa preparāti, kas tiks aprakstīti nākamajā sadaļā.

II tips

II tipa restrikcijas endonuklāzes atpazīst specifiskas DNS sekvences un veic šķelšanos konstanta stāvoklī blakus secībai, kas rada 5 'fosfātus un 3' hidroksilus. Magnētiskie joni parasti ir nepieciešami kā kofaktori (Mg2+), bet ir dažas, kurām ir daudz specifiskākas prasības.

Strukturāli, tie var parādīties kā monomēri, dimeri vai pat tetramēri. Rekombinantā tehnoloģija izmanto II tipa endonuklāzes un tādēļ vairāk nekā 3500 fermentu ir raksturoti.

III tips

Šīs fermentu sistēmas sastāv no diviem gēniem, ko sauc par mod un res, kas apzīmē apakšvienības, kas atpazīst DNS, un modifikācijas vai ierobežojumus. Abas apakšvienības ir nepieciešamas ierobežojumam, process ir pilnībā atkarīgs no ATP hidrolīzes.

Lai atdalītu DNS molekulu, fermentam ir jārīkojas ar divām ne-palindromiskās atpazīšanas sekvences kopijām, un vietām jābūt pretējā virzienā uz substrāta. Pirms šķelšanās notiek DNS pārvietošanās.

IV tips

Vēl nesen tika identificēta papildu grupa. Sistēma sastāv no diviem vai vairākiem gēniem, kas kodē proteīnus, kas sašķeļ tikai modificētas DNS sekvences, vai tas ir metilēts, hidroksimetilēts vai hidrosilēts glikozils.

Piemēram, enzīms EckKMcrBC atpazīst divus dinukleotīdus ar vispārējo formu RmC; purīnu, kam seko metilēts citozīns, ko var atdalīt ar vairākiem bāzes pāriem - no 40 līdz gandrīz 3000. Pēc sadalīšanas notiek aptuveni 30 bāzes pāri pēc fermenta atpazīšanas vietas.

Atsauces

  1. Burrell, M. M. (Ed.). (1993). Molekulārās bioloģijas enzīmi. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W. A., Dryden, D. T., Raleigh, E. A., un Wilson, G. G. (2013). I tipa restrikcijas fermenti un to radinieki. Nukleīnskābes izpēte, 42(1), 20-44.
  3. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medicīnas mikrobioloģija + StudentConsult spāņu valodā + StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
  4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Restrikcijas endonukleazes DNS molekulu analīzē un pārstrukturēšanā. Ikgadējais bioķīmijas pārskats, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V., un Wende, W. (2005). II tipa restrikcijas endonuklāzes: struktūra un mehānisms. Šūnu un molekulārās dzīves zinātnes, 62(6), 685.