Endonukleázok funkciói és típusai

az endonukleázok olyan enzimek, amelyek a nukleotidláncban található foszfodiészter kötéseket vágják le. Az endonukleázok restrikciós helyei igen változatosak. Ezen enzimek némelyike ​​szinte bárhol kivágta a DNS-t (deoxiribonukleinsavat, genetikai anyagunkat), azaz nem specifikus..

Ezzel szemben az endonukleázok egy másik csoportja létezik, amelyek nagyon specifikusak azon a régióban vagy szekvenciában, amelyet jövedéki állapotba fognak vinni. Ezt az enzimcsoportot restrikciós enzimeknek nevezik, és nagyon hasznosak a molekuláris biológiában. Ebben a csoportban ismert BamHI, Eco RI és Alu I enzimek vannak.

Az endonukleázokkal ellentétben létezik egy másik típusú katalitikus fehérjék - az exonukleázok -, amelyek felelősek a foszfodiészter kapcsolat lebontásáért a lánc végén..

index

• 1 Restrikciós endonukleázok
• 2 A restrikciós endonukleumok funkciói és alkalmazásai
  • 2.1. Restrikciós fragmens hossza polimorfizmus (RFLP)
• 3 A restrikciós endonukleázok típusai
  • 3.1 I. típus
  • 3.2 II. Típus
  • 3.3 III. Típus
  • 3.4 IV
• 4 Referenciák

Restrikciós endonukleázok

A restrikciós endonukleázok vagy restrikciós enzimek olyan katalitikus fehérjék, amelyek felelősek a DNS-láncban lévő foszfodiészter-kötések hasításáért nagyon specifikus szekvenciákban.

Ezek az enzimek több biotechnológiai vállalatnál is beszerezhetők, és használatuk szinte nélkülözhetetlen a jelenlegi DNS-manipulációs technikákon belül.

A restrikciós endonukleázokat a szervezet binomiális tudományos nevének első betűjével nevezzük el, amelyből jönnek, majd a törzs (ez opcionális), és a restrikciós enzimek csoportjával végződik, amelyhez tartoznak. Például a BamHI és az EcoRI széles körben használt endonukleázok.

A DNS azon régióját, amelyet az enzim felismeri, restrikciós helynek nevezzük, és minden endonukleáz esetében egyedülálló, bár számos enzim egybeeshet a restrikciós helyeken. Ez a hely általában egy rövid, körülbelül 6 és 6 bázispár közötti palindrom szekvenciából áll, mint például az AGCT (Alu I esetében) és GAATTC az EcoRI esetében..

A palindrom szekvenciák olyan szekvenciák, amelyek az 5 '- 3' vagy 3 '- 5' irányban olvassák ugyanazokat. Például az EcoRI esetében a palindrom szekvencia a GAATTC és a CTTAAG.

A restrikciós endonukleumok funkciói és alkalmazásai

Szerencsére a molekuláris biológusok számára a baktériumok az evolúció során olyan restrikciós endonukleázok sorozatát fejlesztették ki, amelyek belsőleg fragmentálják a genetikai anyagot.

A természetben ezek az enzimek - feltehetően - baktériumvédelemként fejlődtek ki az idegen DNS-molekulák, például a fágok inváziója ellen..

Annak érdekében, hogy megkülönböztessük a saját és idegen genetikai anyagot, ezek a restrikciós endonukleázok képesek felismerni a specifikus nukleotidszekvenciákat. Így a DNS, amely nem rendelkezik a szekvenciával, zavartalan lehet a baktérium belsejében.

Ezzel szemben, ha az endonukleáz felismeri a restrikciós helyet, akkor kötődik a DNS-hez és elvágja.

A biológusok érdekeltek az élő lények genetikai anyagának tanulmányozásában. A DNS azonban több millió bázispárból áll. Ezek a molekulák rendkívül hosszúak, és kis fragmentumokban kell elemezni őket.

E cél elérése érdekében a restrikciós endonukleázok integrálódnak a különböző molekuláris biológiai protokollokba. Például egy egyedi gént rögzíthetünk és replikálhatunk a jövőbeli elemzésekhez. Ezt a folyamatot gén "klónozásának" nevezik.

Restrikciós fragmens hossza polimorfizmus (RFLP)

A restrikciós fragmens hossza polimorfizmusok a DNS-ben lévő specifikus nukleotidszekvenciák mintájára utalnak, hogy a restrikciós endonukleázok képesek felismerni és vágni.

Az enzimek sajátosságainak köszönhetően minden szervezetre jellemző DNS-vágási minta, változó hosszúságú eredetű fragmens..

A restrikciós endonukleázok típusai

Történelmi szempontból a restrikciós endonukleázokat három típusú, római számokkal jelölt enzimcsoportba sorolták. Az utóbbi időben egy negyedik típusú endonukleázot írtak le.

I. típus

Az I. típusú endonukleázok legfontosabb jellemzője, hogy több alegység által alkotott fehérjék. Ezek mindegyike egyetlen fehérje komplexumként funkcionál, és általában két alegységgel rendelkezik, az úgynevezett R, két M és egy S.

Az S rész felelős a DNS restrikciós helyének felismeréséért. Az R alegység viszont elengedhetetlen a hasításhoz, és az M felelős a metilezési reakció katalizálásáért..

Az I. típusú enzimek négy alkategóriája létezik, amelyeket az A, B, C és D betűk ismertek, és amelyek közös használatban vannak. Ez az osztályozás a genetikai komplementáción alapul.

Az I. típusú enzimeket az első restrikciós endonukleázok fedezték fel és tisztítják. A molekuláris biológiában a leghasznosabbak azonban a II.

II. Típus

A II. Típusú restrikciós endonukleázok specifikus DNS-szekvenciákat ismernek fel és konstans helyzetben hasítanak egy olyan szekvenciához közel, amely 5 '-foszfátokat és 3'-hidroxilcsoportokat eredményez. A magnéziumionokat általában kofaktorként kell alkalmazni (Mg²⁺), de vannak olyanok, amelyek sokkal konkrétabb követelményekkel rendelkeznek.

Szerkezetileg monomerek, dimerek vagy akár tetramerek. A rekombináns technológia II. Típusú endonukleázokat alkalmaz, ezért több mint 3500 enzimet jellemeztek.

III. Típus

Ezek az enzimrendszerek két génből állnak mod és marhahús, amely kódolja a DNS-t felismerő alegységeket, valamint a módosításokat vagy korlátozásokat. Mindkét alegység szükséges a restrikcióhoz, amely folyamat teljesen függ az ATP hidrolízisétől.

A DNS-molekula hasításához az enzimnek kölcsönhatásba kell lépnie a nem-palindrom felismerő szekvencia két példányával, és a helyeknek fordított irányban kell lenniük a szubsztráton. A hasítást megelőzi a DNS transzlokációja.

IV. Típus

Egy újabb csoportot azonosítottak az utóbbi időben. A rendszer két vagy több génből áll, amelyek olyan fehérjéket kódolnak, amelyek csak módosított DNS-szekvenciákat hasítanak, legyen az metilezett, hidroxi-metilezett vagy hidroszilezett glikozil-csoport.

Például az EckKMcrBC enzim két, az RmC általános formájú dinukleotidot ismeri fel; egy purin, amelyet egy metilezett citozin követ, amely több bázispárral elválasztható - 40 és majdnem 3000 között. A hasítás körülbelül 30 bázispár után történik az enzim által felismert hely után..

referenciák

1. Burrell, M. M. (szerk.). (1993). A molekuláris biológia enzimjei. Totowa, NJ: Humana Press.
2. Loenen, W. A., Dryden, D. T., Raleigh, E. A. és Wilson, G. G. (2013). I. típusú restrikciós enzimek és rokonai. Nukleinsavak kutatása, 42(1), 20-44.
3. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Orvosi mikrobiológia + StudentConsult spanyolul + StudentConsult. Elsevier Egészségtudományok.
4. Nathans, D. és Smith, H. O. (1975). Restrikciós endonukleázok a DNS molekulák elemzésében és szerkezetátalakításában. A biokémia éves felülvizsgálata, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V. és Wende, W. (2005). II. Típusú restrikciós endonukleázok: szerkezet és mechanizmus. Celluláris és molekuláris élettudományok, 62(6), 685.