Zdieľam:
Funkcie a typy endonukleáz
endonukleázy sú enzýmy, ktoré štiepia fosfodiesterové väzby umiestnené vo vnútri nukleotidového reťazca. Reštrikčné miesta endonukleáz sú veľmi rôznorodé. Niektoré z týchto enzýmov rezu DNA (deoxyribonukleová kyselina, náš genetický materiál) takmer kdekoľvek, to znamená, že sú nešpecifické.
Na rozdiel od toho existuje iná skupina endonukleáz, ktoré sú veľmi špecifické v oblasti alebo sekvencii, ktorú budú excisovať. Táto skupina enzýmov je známa ako reštrikčné enzýmy a sú veľmi užitočné v molekulárnej biológii. V tejto skupine máme známe enzýmy Bam HI, Eco RI a Alu I.
Na rozdiel od endonukleáz existuje iný typ katalytických proteínov - exonukleázy - ktoré sú zodpovedné za rozbitie fosfodiesterovej väzby na konci reťazca..
index
- 1 Reštrikčné endonukleázy
- 2 Funkcie a aplikácie reštrikčných endonukleáz
- 2.1 Polymorfizmus dĺžky restrikčných fragmentov (RFLP)
- 3 Typy reštrikčných endonukleáz
- 3.1 Typ I
- 3.2 Typ II
- 3.3 Typ III
- 3.4 Typ IV
- 4 Odkazy
Reštrikčné endonukleázy
Reštrikčné endonukleázy alebo reštrikčné enzýmy sú katalytické proteíny, ktoré sú zodpovedné za štiepenie fosfodiesterových väzieb vo vnútri DNA reťazca vo veľmi špecifických sekvenciách..
Tieto enzýmy možno získať vo viacerých biotechnologických spoločnostiach a ich použitie je takmer nevyhnutné v rámci súčasných techník manipulácie s DNA.
Reštrikčné endonukleázy sú pomenované s použitím prvých písmen binomického vedeckého názvu organizmu, z ktorého pochádzajú, nasledované kmeňom (toto je voliteľné) a končí skupinou reštrikčných enzýmov, ku ktorým patria. Napríklad BamHI a EcoRI sú široko používané endonukleázy.
Oblasť DNA, ktorú enzým rozoznáva, sa nazýva reštrikčné miesto a je jedinečná pre každú endonukleázu, hoci na reštrikčných miestach sa môže zhodovať niekoľko enzýmov. Toto miesto všeobecne pozostáva z krátkej palindromickej sekvencie s dĺžkou približne 4 až 6 párov báz, ako je AGCT (pre Alu I) a GAATTC pre EcoRI.
Palindromické sekvencie sú sekvencie, ktoré, hoci sú čítané v smere 5 'až 3' alebo 3 'až 5', sú identické. Napríklad v prípade EcoRI je palindromická sekvencia: GAATTC a CTTAAG.
Funkcie a aplikácie reštrikčných endonukleáz
Našťastie pre molekulárnych biológov vyvinuli baktérie v priebehu evolúcie rad reštrikčných endonukleáz, ktoré vnútorne fragmentujú genetický materiál..
V prírode sa tieto enzýmy vyvinuli - pravdepodobne - ako systém bakteriálnej ochrany proti invázii cudzích molekúl DNA, ako sú napr..
Na rozlíšenie medzi vlastným a cudzím genetickým materiálom môžu tieto reštrikčné endonukleázy rozpoznať špecifické nukleotidové sekvencie. DNA, ktorá nemá túto sekvenciu, teda môže byť v baktérii nerušená.
Naopak, keď endonukleáza rozpozná reštrikčné miesto, viaže sa na DNA a rozreže ju.
Biológovia majú záujem študovať genetický materiál živých bytostí. DNA je však tvorená niekoľkými miliónmi párov báz. Tieto molekuly sú extrémne dlhé a mali by byť analyzované v malých fragmentoch.
Na splnenie tohto cieľa sú reštrikčné endonukleázy integrované do rôznych protokolov molekulárnej biológie. Napríklad, individuálny gén môže byť zachytený a replikovaný pre budúcu analýzu. Tento proces sa nazýva "klonovanie" génu.
Polymorfizmus dĺžky restrikčných fragmentov (RFLP)
Polymorfizmy dĺžky reštrikčných fragmentov označujú vzor špecifických nukleotidových sekvencií v DNA, ktoré sú reštrikčné endonukleázy schopné rozpoznať a rozštiepiť.
Vďaka špecifickosti enzýmov je každý organizmus charakterizovaný špecifickým strihom v DNA, ktorý pochádza z fragmentu rôznej dĺžky.
Typy reštrikčných endonukleáz
Historicky boli reštrikčné endonukleázy klasifikované do troch typov enzýmov označených rímskymi číslicami. V poslednej dobe bol opísaný štvrtý typ endonukleázy.
Typ I
Najdôležitejšou charakteristikou endonukleáz typu I je to, že sú to proteíny tvorené niekoľkými podjednotkami. Každá z nich funguje ako jediný proteínový komplex a zvyčajne má dve podjednotky nazývané R, dve M a jednu S.
Časť S je zodpovedná za rozpoznanie restrikčného miesta v DNA. Podjednotka R je na druhej strane nevyhnutná na štiepenie a M je zodpovedná za katalýzu metylačnej reakcie..
Existujú štyri podkategórie enzýmov typu I, známe pod písmenami A, B, C a D, ktoré sa bežne používajú. Táto klasifikácia je založená na genetickej komplementácii.
Enzýmy typu I boli prvé reštrikčné endonukleázy, ktoré sa mali objaviť a purifikovať. Najužitočnejšie v molekulárnej biológii sú však typy II, ktoré budú opísané v nasledujúcej časti.
Typ II
Restrikčné endonukleázy typu II rozpoznávajú špecifické sekvencie DNA a vykonávajú štiepenie v konštantnej polohe v blízkosti sekvencie, ktorá produkuje 5 'fosfáty a 3' hydroxyly. Ióny horčíka sa zvyčajne vyžadujú ako kofaktory (Mg)2+), ale existujú niektoré, ktoré majú oveľa špecifickejšie požiadavky.
Štruktúrne sa môžu javiť ako monoméry, diméry alebo dokonca tetraméry. Rekombinantná technológia využíva endonukleázy typu II az tohto dôvodu bolo charakterizovaných viac ako 3 500 enzýmov.
Typ III
Tieto enzýmové systémy sa skladajú z dvoch génov, nazývaných mod a hovädzie mäso, ktoré kódujú podjednotky, ktoré rozpoznávajú DNA a modifikácie alebo obmedzenia. Obidve podjednotky sú nevyhnutné pre obmedzenie, proces úplne závislý od hydrolýzy ATP.
Aby sa štiepila molekula DNA, musí enzým interagovať s dvomi kópiami nepalindromickej rozpoznávacej sekvencie a miesta musia byť v opačnej orientácii na substráte. Štiepeniu predchádza translokácia DNA.
Typ IV
V poslednej dobe bola identifikovaná ďalšia skupina. Systém sa skladá z dvoch alebo viacerých génov, ktoré kódujú proteíny, ktoré štiepia iba modifikované DNA sekvencie, či už metylované, hydroxymetylované alebo hydrosylované glykozylové skupiny..
Napríklad enzým EckKMcrBC rozpoznáva dva dinukleotidy všeobecnej formy RmC; purín, po ktorom nasleduje metylovaný cytozín, ktorý môže byť oddelený niekoľkými pármi báz - od 40 do takmer 3000. Štiepenie prebieha po približne 30 pároch báz za miestom, ktoré enzým rozpoznáva..
referencie
- Burrell, M. M. (Ed.). (1993). Enzýmy molekulárnej biológie. Totowa, NJ: Humana Press.
- Loenen, W. A., Dryden, D. T., Raleigh, E. A., & Wilson, G.G. (2013). Reštrikčné enzýmy typu I a ich príbuzní. Výskum nukleových kyselín, 42(1), 20-44.
- Murray, P. R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Lekárska mikrobiológia + StudentConsult v španielčine + StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
- Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Reštrikčné endonukleázy pri analýze a reštrukturalizácii molekúl DNA. Ročný prehľad biochémie, 44(1), 273-293.
- Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V., & Wende, W. (2005). Reštrikčné endonukleázy typu II: štruktúra a mechanizmus. Bunkové a molekulárne biologické vedy, 62(6), 685.