Funkcije, vrste in primeri endonukleas

The endonukleas So encimi, ki režejo fosfodiésterjeve povezave, ki se nahajajo v nukleotidni verigi. Restrikcijska mesta endonukleaze so zelo raznolika. Nekateri od teh encimov so skoraj kjer koli razrezani na DNK (deoksiribonukleinska kislina, naš genetski material), torej niso nespecifični.

Nasprotno pa obstaja še ena skupina endonukleaz, ki so v regiji ali zaporedju zelo specifični, ki jih bodo razdelili. Ta skupina encimov je znana kot restrikcijski encimi in je zelo uporabna v molekularni biologiji. V tej skupini imamo dobro znane encime BM Hi, Eco Ri in Alu I.

Endonukleaze se notranje razrežejo na DNK.
Vir: Pixabay.com

V nasprotju z endonukleatami obstajajo tudi druge vrste katalitičnih beljakovin - eksonukleaze -, ki so odgovorni za razbijanje povezave s fosfodijami na koncu verige.

[TOC]

Omejene endonukleaze

Restrikcijski ali restrikcijski encimi so katalitični proteini, ki so odgovorni za cepljenje povezav s fosfodiesterjem znotraj verige DNK v zelo specifičnih zaporedjih.

Te encime je mogoče pridobiti v več biotehnoloških podjetjih, njihova uporaba pa je skoraj nepogrešljiva v trenutnih tehnikah ravnanja z DNK.

Restrikcijske endonukleaze so poimenovane s pomočjo prvih črk binomnega znanstvenega imena organizma, iz katerega prihajajo, sledi sev (to je neobvezno) in se konča s skupino za omejevanje encimov, ki jim pripadajo, ki jim pripadajo. Na primer, Bam Hi in Eco Ri sta zelo uporabljena endonukleas.

Območje DNK, ki ga encim prepozna, se imenuje omejevalna mesta in je značilna za vsako endonukleazo, čeprav lahko več encimov sovpada na mestih za omejitev. To spletno mesto je na splošno.

Palindromske sekvence so zaporedja, ki so, čeprav se berejo v 5 'do 3' ali 3 'do 5', enaka. Na primer, v primeru Eco RI je palindromsko zaporedje: GAATTC in CTTAAG.

Funkcije in aplikacije omejenih endonukov

Na srečo za molekularne biologe so bakterije med evolucijo razvile vrsto restrikcijskih endonukleaz, ki notranje fragnirajo genetski material.

Vam lahko služi: kaj je presnova živih bitij?

V naravi so se ti encimi razvijali - predvidoma - kot bakterijski zaščitni sistem pred invazijo tujih molekul DNK, kot so tiste iz fagov.

Da bi razlikovali med svojim in tujim genetskim materialom. Tako je DNK, ki nima tega zaporedja, lahko brez motenj znotraj bakterij.

V nasprotju s tem, ko endonukleaza prepozna mesto restrikcije, se pridruži DNK in ga odreže.

Biologi so zainteresirani za preučevanje genetskega materiala živih bitij. Vendar je DNK oblikovana iz več milijonov parov dolžinskih baz. Te molekule so izjemno dolge in jih je treba analizirati v majhnih fragmentih.

Za dosego tega cilja so omejevalne endonukleaze vključene v različne protokole molekularne biologije. Na primer, posamezen gen je mogoče zajeti in ponoviti za prihodnjo analizo. Ta postopek se imenuje "klon" gen.

Polimorfizem dolžine restrikcijskih fragmentov (RFLP)

Restrikcijski fragmenti Polimorfizmi se nanašajo na vzorec specifičnih nukleotidnih zaporedij v DNK, ki so restrikcijske endonukleaze sposobne prepoznati in rezati.

Zahvaljujoč specifičnosti encimov je za vsak organizem značilen specifičen vzorec rezanja v DNK, kar povzroča fragment spremenljivih dolžin.

Vrste restrikcijskih endonukleaz

Zgodovinsko gledano so omejene endonukleaze razvrščene v tri vrste encimov, označene z rimskimi številkami. V zadnjem času je opisana četrta vrsta endonukleaze.

Tip I

Najpomembnejša značilnost endonukleaz tipa I je, da so beljakovine, ki jih tvori več podenot. Vsak od teh deluje kot en sam beljakovinski kompleks in ima običajno dve podenoti, imenovani R, dva m in ena S.

Vam lahko služi: post -translacijske spremembe

Del S je odgovoren za prepoznavanje mesta omejevanja DNK. Podelnost R je medtem ključnega pomena za Clivaje in M ​​je odgovorna za kataliziranje reakcije metilacije.

Obstajajo štiri podkategorije encimov tipa I, znane po črkah A, B, C in D, ki se običajno uporabljajo. Ta klasifikacija temelji na genetskem dopolnjevanju.

Encimi tipa I so bile prve endonukleaze omejitev, ki jih je bilo treba odkriti in očistiti. Vendar so najbolj uporabni pri molekularni biologiji tipa II, ki bodo opisani v naslednjem razdelku.

Tip II

Restrikcijske endonukleaze tipa II prepoznavajo specifične sekvence DNK in izvajajo clivaje v konstantnem položaju v bližini zaporedja, ki proizvaja fosfate 5 'in hidroksils 3'. Na splošno potrebujejo magnezijeve ionske kofaktorje (MG²⁺), Vendar obstajajo nekateri, ki imajo veliko bolj specifičnih zahtev.

Strukturno se lahko pojavijo kot monomerji, tviterje ali celo tetrameri. Rekombinantna tehnologija uporablja endonukleaze tipa II in zato je bilo opisanih več kot 3500 encimov.

Tip III

Ti encimski sistemi so sestavljeni iz dveh genov, imenovanih Mod in govedina, Ta koda za podenote, ki prepoznavajo DNK in za spremembe ali omejitve. Oba pod -omrežja sta potrebna za omejitev, postopek, ki je popolnoma odvisen od hidrolize ATP.

Da bi lahko razdelili molekulo DNK, mora encim v interakciji z dvema kopijama zaporedja ne -palindromnega prepoznavanja in mesta morajo biti v obratni orientaciji v substratu. Pred cviranjem je premestitev DNK.

Tip IV

V zadnjem času je bila identificirana dodatna skupina. Sistem je sestavljen iz dveh ali več genov, ki kodirajo za beljakovine, ki razdelijo samo modificirane sekvence DNK, bodisi metilirane, hidroksimetilirane ali hidrometilizirane glukozil.

Na primer, encim Eckkmcrc prepozna dva diukleotida splošne oblike RMC; Purin, ki mu sledi metiliran citozin, ki ga lahko ločimo z več osnovnimi pari - od 40 do skoraj 3000. Split traja približno 30 osnovnih parov po mestu, ki ga encim prepozna.

Lahko vam služi: vrste, predstavljene na otokih Galapagos

Endonucleas Type V

Endonukleaze te vrste so znane tudi kot endonukleas "Domače". Ti encimi prepoznajo in režejo ciljno zaporedje DNK na edinstvenih mestih genoma od 14 do 40 bp.

MatGuns Ti encimi so kodirani v intronih in verjamejo, da je njihova funkcija spodbujanje horizontalnega prenosa rezanih sekvenc. Po rezu se popravilo rupture v dvojnem propelerju DNA na podlagi dopolnilnega zaporedja.

Primeri

Endonukleaza I In. coli Deluje kot obrambni sistem proti fagom in zajedavcem. Nahaja se predvsem med citoplazemsko membrano in celično steno. V tuji DNK proizvede dva preloma, s katerim deluje v perplapsmičnem prostoru.

Encimi tipa CRISPR-CAS so encimi, ki delujejo v obrambnem mehanizmu številnih vrst bakterij. Ti prepoznajo in režejo specifične sekvence DNK invazivnih organizmov, ki so na splošno virus.

Pred kratkim so raziskovalci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) odkrili sistem genomske izdaje CRISPR-CAS12BM z visoko natančnostjo za spreminjanje človeških celic.

Reference

1. Burrell, m. M. (Ed.). (1993). Encimi molekularne biologije. Totowa, NJ: Human Press.
2. Loenen, w. Do., Dryden, d. T., Raleight, e. Do., & Wilson, g. G. (2013). Restrikcijski encimi tipa I in njihovi sorodniki. Raziskave nukleinskih kislin, 42(1), 20–44.
3. Murray, str. R., Rosenthal, k. S., & Pfaller, m. Do. (2017). Medicinska mikrobiologija+ StudentConsult v španščini+ študent. Elsevier Health Sciences.
4. Nathans, d., & Smith, h. Tudi. (1975). Restrikcijske endonukleaze pri analizi in prestrukturiranju molekul DNK. Letni pregled biokemije, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, a., Fuxreiter, m., Pingoud, v., & Wende, w. (2005). Restrikcijske endonukleaze tipa II: struktura in mehanizem. Celične in molekularne življenjske vede, 62(6), 685.