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限制性内切酶有哪些作用

2021.12.27

不同限制性核酸内切酶识别和切割的特异性不同。DNA在限制性内切核酸酶的作用下,使多聚核苷酸链上磷酸二酯键断开的位置被称为酶切位点(或称为靶序列),可用↓表示。绝大多数的Ⅱ型限制性核酸内切酶,都能识别48个核苷酸组成的特定酶切位点,并且一般是在识别序列内部,如C↓GATCC、AT↓CGAT、GTC↓GAC、CCGC↓CC、AGCGC↓T等。

少数限制性内切核酸酶在DNA上的酶切位点在识别序列的两侧,如↓GATC、CATG↓、↓CCAGG等,有些识别序列是连续的(如GATC),有些识别序列是断裂的(如GANTC),但它们共同的特点是具有双重旋转对称的结构形式,即回文结构。Ⅱ型限制性核酸内切酶的靶子位点是多样的,靶序列长度不一样的限制酶,对DNA分子的随机切割频率不同。DNA分子经限制性内切核酸酶酶切产生的DNA片段末端,因所用限制性内切核酸酶不同而不同。两条多聚核苷酸链上磷酸二酯键断开的位置如果是交错的,产生的DNA片段末端的一条链多出1至几个核苷酸,这样的末端称为黏性末端。DNA片段末端的3′端比5′端长的称为3′黏性末端,DNA片段5′端比3′端长的称为5′黏性末端。如果两条多聚核苷酸链上磷酸二酯键断开后产生的DNA片段末端是平齐的,称之为平末端。不管是黏性末端还是平末端,5′端一定是:-P基团,3′端一定是:-OH基团。一些限制性内切核酸酶虽然来源不同,但是具有相同的识别序列,形成不同的或同样的末端,这样的限制性内切核酸酶被称为同裂酶(isoschizomer),如emphasis:role=italicHpaemphasisⅡ和emphasis:role=italicMspemphasisI是一对同裂酶,共同的靶子序列是CCGG。emphasis:role=italicBamemphasisHI和emphasis:role=italicBstemphasisI为同裂酶,具有相同的识别序列GGATCC。emphasis:role=italicSmaemphasisI和emphasis:role=italicXmaemphasisI,它们均识别5′CCCGGG3′,但前者切后产生钝末端,后者切后产生黏性末端。同裂酶之间的性质有所不同(如对离子强度、反应温度以及对甲基化碱基的敏感性等方面可能有所差别)。如emphasis:role=italicMboemphasisI和emphasis:role=italicSauemphasis3AI识别和切割位点相同,但其差异就在于前者对甲基化敏感。同裂酶可以具有不同的酶切位点,也可以具有相同的酶切位点。前者肯定是两种不同的限制性内切核酸酶,而后者往往是从不同生物中提取到的同一种限制性内切核酸酶。有些限制性内切核酸酶虽然识别序列不同,但是酶切DNA分子产生的DNA片段具有相同的黏性末端,称这样的一组限制性内切核酸酶为同尾酶(isocaudamer)。

如emphasis:role=italicTaqemphasisI,emphasis:role=italicClaemphasisI和emphasis:role=italicAccemphasisI为一组同尾酶,其中任何一种酶酶切DNA分子,均产生5′-GG黏性末端。由同尾酶产生的DNA片段,是能够通过其黏性末端之间的互补作用彼此连接起来的。如emphasis:role=italicEcoemphasisRI和emphasis:role=italicMunemphasisI属于同尾酶,emphasis:role=italicMunemphasisI的识别序列是:inlinemediaobjectimageobjectimagedata:fileref=..19787109123878010001image19787109123878010001_0094_1.gifimagedataimageobjectinlinemediaobject,emphasis:role=italicEcoemphasisRI的识别序列和切割位点:inlinemediaobjectimageobjectimagedata:fileref=..19787109123878010001image19787109123878010001_0094_2.gifimagedataimageobjectinlinemediaobject。又如常用的限制酶emphasis:role=italicBamemphasisHI、emphasis:role=italicBclemphasisI、emphasis:role=italicBglemphasisⅡ、emphasis:role=italicSauemphasis3AI和emphasis:role=italicXhoemphasisⅡ也是一组同尾酶,它们切割DNA之后都形成GATC:4个核苷酸组成的黏性末端,且由emphasis:role=italicSauemphasis3AI和emphasis:role=italicBamemphasisHI同尾酶形成的杂种位点,对emphasis:role=italicSauemphasis3AI则仍然是敏感的,但已再不是emphasis:role=italicBamemphasisHI的靶子位点。值得注意的是,多数同尾酶产生的黏性末端一经连接,重组分子便不能用任何一种同尾酶在相同的位点切开。

例如,emphasis:role=italicBamemphasisHI(识别序列为GGATCC)水解的DNA片段与emphasis:role=italicBglemphasisⅡ(识别序列为AGATCT)切开的片段连接后,所形成的重组分子在两个原切点处均不能为emphasis:role=italicBamemphasisHI和emphasis:role=italicBglemphasisⅡ切割,这种现象称为酶切口的“焊死”作用。只有在少数情况下,由两种同尾酶产生的黏性末端经连接后可被其中一种酶切开。例如,emphasis:role=italicEaeemphasisI的识别序列为5′PyGGCCPu:3′,emphasis:role=italicEayemphasisI的识别序列为5′CGGCCG:3′,它们形成的黏性末端相同,连接后的重组分子序列5′PyGGCCG3′仅能为emphasis:role=italicEaeemphasisI所识别,显然这种情况依赖于限制性内切酶识别序列的相对专一性。同尾酶在基因重组操作中有特殊的用途。


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