Enzymy restrykcyjne
Z Wikipedii
Enzymy restrykcyjne, inaczej restryktazy (chociaż unika się tego ostatniego terminu) – enzymy z grupy endonukleaz przecinające nić DNA w miejscu wyznaczanym przez specyficzną sekwencję DNA. Rozpoznawana sekwencja z reguły ma charakter symetryczny o długości od 4 do 8 par zasad (pz), choć zdarzają się częste wyjątki. Restryktazy wraz z metylazami DNA stanowią system restrykcji i modyfikacji DNA, który w organizmach prokariotycznych stanowi mechanizm odpornościowy zapobiegający infekcjom przez bakteriofagi. Niespecyficzność enzymów restrykcyjnych w niektórych warunkach nazywa się aktywnością star.
Spis treści |
[edytuj] System restrykcji i modyfikacji
[edytuj] Podział enzymów restrykcyjnych
Wyróżnia się następujące typy enzymów restrykcyjnych:
- Typ I
- wielopodjednostkowe kompleksy enzymatyczne zawierające aktywności metylazy i restryktazy. Przecinają DNA z dala od rozpoznawanej sekwencji, w bliżej nieokreślonym miejscu. Z tego powodu nie mają większego zastosowania praktycznego.
- Typ II
- przecinają DNA w zdefiniowanym miejscu, w obszarze rozpoznawanej sekwencji lub w jej pobliżu. Składają się z pojedynczych polipeptydów. Rozpoznają sekwencje symetryczne.
- Typ IIs
- zbliżone do typu II, przecinają z jednej strony rozpoznawanej sekwencji, która jest asymetryczna.
- Typ III
- duże kompleksy, które wymagają dwóch sekwencji rozpoznawanych w pobliżu siebie. Bez znaczenia praktycznego.
- Typ IV
- zbliżone do typu II. Zawierają aktywność metylazy i restryktazy w tym samym polipeptydzie. Przecinają DNA w zdefiniowanym obszarze poza sekwencją rozpoznawania. Aktywności metylazy i restryktazy nie mogą działać równocześnie. Enzym "przełącza" się w zależności od substratu.
- Enzymy restrykcyjne rozpoznające tę samą sekwencję DNA a przecinające DNA w odmiennych miejscach nazywamy neoschizomerami.
- Enzymy restrykcyjne, różniące się sekwencją swojego polipeptydu i pochodzące z odmiennych organizmów, a rozpoznające tę samą sekwencję DNA i przecinające DNA w takim samym miejscu nazywamy izoschizomerami. Interesującą własnością izoschizomerów jest to, że pomimo tej samej specyficzności substratowej, z reguły mają zupełnie odmienną sekwencję i strukturę trzeciorzędową. Wskazuje to na ich osobne pochodzenie ewolucyjne.
[edytuj] Nomenklatura
Nazwy enzymów z reguły są tworzone od pierwszej litery nazwy rodzajowej i dwóch pierwszych liter nazwy gatunkowej, pisanymi kursywą. Po nich może wystąpić kilka liter lub cyfr arabskich oznaczających szczep bakterii. Nazwa zakończona jest rzymską cyfrą oznaczającą, jako który kolejny enzym został on wyizolowany z danego szczepu.
[edytuj] Przykłady nomenklatury
- BamH I - pierwszy enzym wyizolowany z Bacillus amyloliquefaciens szczepu H.
- Sma I - pierwszy enzym wyizolowany z Serratia marcescens szczepu Sb (nazwa szczepu została pominięta w nazwie enzymu).
- NgoM IV - czwarty enzym wyizolowany z Neisseria gonorrhoeae szczepu MS11.
- Sex I - enzym wyizolowany z Streptomyces exfoliatus.
- Uba 58 I - enzym wyizolowany z niezidentyfikowanej bakterii (Unidentified bacterium) RFL58.
| Enzym | Pochodzenie | Rozpoznawana sekwencja | Cięcie |
|---|---|---|---|
| EcoRI | Escherichia coli |
5'GAATTC 3'CTTAAG |
5'---G AATTC---3' 3'---CTTAA G---5' |
| EcoRII | Escherichia coli |
5'CCWGG 3'GGWCC |
5'--- CCWGG---3' 3'---GGWCC ---5' |
| BamHI | Bacillus amyloliquefaciens |
5'GGATCC 3'CCTAGG |
5'---G GATCC---3' 3'---CCTAG G---5' |
| HindIII | Haemophilus influenzae |
5'AAGCTT 3'TTCGAA |
5'---A AGCTT---3' 3'---TTCGA A---5' |
| TaqI | Thermus aquaticus |
5'TCGA 3'AGCT |
5'---T CGA---3' 3'---AGC T---5' |
| NotI | Nocardia otitidis |
5'GCGGCCGC 3'CGCCGGCG |
5'---GC GGCCGC---3' 3'---CGCCGG CG---5' |
| HinfI | Haemophilus influenzae |
5'GANTC 3'CTNAG |
5'---G ANTC---3' 3'---CTNA G---5' |
| Sau3A | Staphylococcus aureus |
5'GATC 3'CTAG |
5'--- GATC---3' 3'---CTAG ---3' |
| PovII* | Proteus vulgaris |
5'CAGCTG 3'GTCGAC |
5'---CAG CTG---3' 3'---GTC GAC---5' |
| SmaI* | Serratia marcescens |
5'CCCGGG 3'GGGCCC |
5'---CCC GGG---3' 3'---GGG CCC---5' |
| HaeIII* | Haemophilus aegyptius |
5'GGCC 3'CCGG |
5'---GG CC---3' 3'---CC GG---5' |
| AluI* | Arthrobacter luteus |
5'AGCT 3'TCGA |
5'---AG CT---3' 3'---TC GA---5' |
| EcoRV* | Escherichia coli |
5'GATATC 3'CTATAG |
5'---GAT ATC---3' 3'---CTA TAG---5' |
| KpnI[1] | Klebsiella pneumoniae |
5'GGTACC 3'CCATGG |
5'---GGTAC C---3' 3'---C CATGG---5' |
| PstI[1] | Providencia stuartii |
5'CTGCAG 3'GACGTC |
5'---CTGCA G---3' 3'---G ACGTC---5' |
| SacI[1] | Streptomyces achromogenes |
5'GAGCTC 3'CTCGAG |
5'---GAGCT C---3' 3'---C TCGAG---5' |
| SalI[1] | Streptomyces albus |
5'GTCGAC 3'CAGCTG |
5'---G TCGAC---3' 3'---CAGCT G---5' |
| ScaI[1] | Streptomyces caespitosus |
5'AGTACT 3'TCATGA |
5'---AGT ACT---3' 3'---TCA TGA---5' |
| SphI[1] | Streptomyces phaeochromogenes |
5'GCATGC 3'CGTACG |
5'---G CATGC---3' 3'---CGTAC G---5' |
| XbaI[1] | Xanthomonas badrii |
5'TCTAGA 3'AGATCT |
5'---T CTAGA---3' 3'---AGATC T---5' |
| * = tępe końce | |||
| N = A lub G lub T lub A | |||
| W = A lub T | |||
[edytuj] Przykłady enzymów restrykcyjnych
Pierwszym wyizolowanym enzymem restrykcyjnym był enzym EcoR I. Wyizolowany został z bakterii Escherichia coli szczepu RY13. EcoR I rozpoznaje następującą sekwencją DNA:
5' G|A A T T C 3' 3' C T T A A|G 5'
gdzie: 5' - koniec 5' DNA, 3' - koniec 3' DNA, | - miejsce cięcia przez aktywność nukleazy. Produktem reakcji enzymatycznej katalizowanej przez EcoR I są wystające 5' końce, tzw. lepkie końce:
5' G 3' 3' C T T A A 5'
Aktywność EcoR I jest blokowana przez aktywność metylazy M.EcoR I, która specyficznie metyluje DNA w obszarze rozpoznawanym przez EcoR I:
#
5' G A A T T C 3'
3' C T T A A G 5'
#
gdzie: # oznacza grupę metylową.
[edytuj] Zastosowania enzymów restrykcyjnych
Rozpoznawanie przez restryktazy specyficznej sekwencji DNA, połączone ze specyficznym cięciem, spowodowało, że wraz z ligazami DNA, używa się ich w biologii molekularnej do manipulacji fragmentów DNA.
