Funkcije i tipovi endonukleaza



endonukleaze su enzimi koji režu fosfodiesterske veze smještene unutar nukleotidnog lanca. Restrikcijska mjesta endonukleaza su vrlo različita. Neki od tih enzima izrezuju DNA (dezoksiribonukleinska kiselina, naš genetski materijal) gotovo bilo gdje, to jest, oni su nespecifični.

Nasuprot tome, postoji još jedna skupina endonukleaza koja je vrlo specifična u regiji ili nizu u koji će se trošiti. Ova skupina enzima poznata je kao restrikcijski enzimi i vrlo su korisni u molekularnoj biologiji. U ovoj skupini imamo poznate enzime Bam HI, Eco RI i Alu I.

Suprotno endonukleazama, postoji drugi tip katalitičkih proteina - egzonukleaza - koji su odgovorni za razbijanje fosfodiesterske veze na kraju lanca.

indeks

  • 1 Restrikcijske endonukleaze
  • 2 Funkcije i primjene ograničavajućih endona
    • 2.1 Polimorfizam duljine restrikcijskih ulomaka (RFLP)
  • 3 Vrste restrikcijskih endonukleaza
    • 3.1
    • 3.2 Tip II
    • 3.3 Tip III
    • 3.4 Tip IV
  • 4 Reference

Restrikcijske endonukleaze

Endonukleaze restrikcije ili restrikcijski enzimi su katalitički proteini koji su odgovorni za cijepanje fosfodiesterskih veza unutar DNA lanca u vrlo specifičnim sekvencama.

Ovi enzimi mogu se nabaviti u više biotehnoloških tvrtki i njihova je upotreba gotovo neophodna u trenutnim tehnikama DNA manipulacije..

Endonukleaze restrikcije nazivaju se pomoću prvih slova binomnog znanstvenog imena organizma iz kojeg dolaze, a slijedi ga soj (to je opcionalno) i završava skupinom restrikcijskih enzima kojima pripadaju. Na primjer, BamHI i EcoRI su široko korištene endonukleaze.

Područje DNA koje enzim prepoznaje naziva se restrikcijsko mjesto i jedinstveno je za svaku endonukleazu, iako se nekoliko enzima može podudarati na restrikcijskim mjestima. Ovo mjesto se općenito sastoji od kratkog palindromskog slijeda od oko 4 do 6 parova baza u dužini, kao što su AGCT (za Alu I) i GAATTC za Eco RI.

Palindromske sekvence su sekvence koje su, iako čitane u smjeru 5 'do 3' ili 3 'do 5', identične. Na primjer, u slučaju EcoRI, palindromski slijed je: GAATTC i CTTAAG.

Funkcije i primjene ograničavajućih endona

Srećom za molekularne biologe, bakterije su tijekom evolucije razvile niz restrikcijskih endonukleaza koje interno fragmentiraju genetski materijal.

U prirodi su se ti enzimi razvili - vjerojatno - kao sustav bakterijske zaštite protiv invazije stranih molekula DNA, kao što su one iz faga.

Da bi se napravila razlika između vlastitog i stranog genetskog materijala, ove restrikcijske endonukleaze mogu prepoznati specifične nukleotidne sekvence. Dakle, DNA koja nema taj slijed može biti neporemećena unutar bakterije.

Nasuprot tome, kada endonukleaza prepoznaje restrikcijsko mjesto, veže se na DNA i reže je.

Biolozi su zainteresirani za proučavanje genetskog materijala živih bića. Međutim, DNK se sastoji od nekoliko milijuna parova baza u dužini. Ove molekule su ekstremno duge i treba ih analizirati u malim fragmentima.

Da bi se postigao ovaj cilj, restrikcijske endonukleaze su integrirane u različite protokole molekularne biologije. Na primjer, pojedinačni gen može biti uhvaćen i repliciran za buduću analizu. Taj se proces naziva "kloniranje" gena.

Polimorfizam duljine restrikcijskih ulomaka (RFLP)

Polimorfizmi duljine restrikcijskih fragmenata odnose se na uzorak specifičnih nukleotidnih sekvenci u DNA koje restrikcijske endonukleaze mogu prepoznati i izrezati.

Zahvaljujući specifičnosti enzima, svaki organizam karakterizira specifičan uzorak rezanja u DNA, koji potječe iz promjenjivih duljina..

Vrste restrikcijskih endonukleaza

Povijesno gledano, restrikcijske endonukleaze su klasificirane u tri vrste enzima, označene rimskim brojevima. U posljednje vrijeme opisan je četvrti tip endonukleaze.

Tip I

Najvažnija karakteristika endonukleaza tipa I je da su to proteini koje formira nekoliko podjedinica. Svaka od tih funkcija funkcionira kao jedan proteinski kompleks i obično ima dvije podjedinice nazvane R, dva M i jedan S.

S dio je odgovoran za prepoznavanje restrikcijskog mjesta u DNA. S druge strane, podjedinica R je bitna za cijepanje i M je odgovorna za kataliziranje reakcije metilacije..

Postoje četiri potkategorije enzima tipa I, poznate po slovima A, B, C i D, koje se koriste uobičajeno. Ova se klasifikacija temelji na genetskoj komplementarnosti.

Enzimi tipa I bili su prve restrikcijske endonukleaze koje treba otkriti i pročistiti. Međutim, u molekularnoj biologiji najkorisniji su oni tipa II koji će biti opisani u sljedećem odjeljku.

Tip II

Tip II restrikcijske endonukleaze prepoznaju specifične DNA sekvence i obavljaju cijepanje na stalnom položaju u blizini sekvence koja proizvodi 5 'fosfate i 3' hidroksile. Kao kofaktori (Mg.) Obično su potrebni magnezijski ioni2+), ali postoje neki koji imaju mnogo više specifičnih zahtjeva.

Strukturno, mogu se pojaviti kao monomeri, dimeri ili čak tetrameri. Rekombinantna tehnologija koristi endonukleaze tipa II i zbog toga je karakterizirano više od 3.500 enzima.

Tip III

Ovi enzimski sustavi se sastoje od dva gena, koji se nazivaju modni i govedina, koji kod za podjedinice koje prepoznaju DNA i za modifikacije ili ograničenja. Obje podjedinice su potrebne za restrikciju, proces koji potpuno ovisi o hidrolizi ATP.

Da bi se cijepala DNA molekula, enzim mora stupiti u interakciju s dvije kopije ne-palindromskog slijeda prepoznavanja i mjesta moraju biti u obrnutoj orijentaciji na supstratu. Cjepanju prethodi translokacija DNA.

Tip IV

U zadnje vrijeme identificirana je dodatna skupina. Sustav je sastavljen od dva ili više gena koji kodiraju za proteine ​​koji cijepaju samo modificirane DNA sekvence, bilo da je to metilirani, hidroksimetilirani ili hidrosilirani glikozil.

Na primjer, enzim EckKMcrBC prepoznaje dva dinukleotida općeg oblika RmC; purina nakon čega slijedi metilirani citozin, koji može biti odvojen s nekoliko parova baza - od 40 do gotovo 3000. Cijepanje se odvija oko 30 parova baza nakon mjesta koje enzim prepoznaje.

reference

  1. Burrell, M. M. (ur.). (1993). Enzimi molekularne biologije. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W.A., Dryden, D.T., Raleigh, E.A., & Wilson, G.G. (2013). Tip I restrikcijski enzimi i njihovi srodnici. Istraživanje nukleinskih kiselina, 42(1), 20-44.
  3. Murray, P.R., Rosenthal, K., & Pfaller, M.A. (2017). Medicinska mikrobiologija + StudentConsult in Spanish + StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
  4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Restrikcijske endonukleaze u analizi i restrukturiranju DNA molekula. Godišnji pregled biokemije, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V., i Wende, W. (2005). Tip II restrikcijske endonukleaze: struktura i mehanizam. Stanične i molekularne znanosti o životu, 62(6), 685.