Endonucleas -functies, typen en voorbeelden

De endonucleas Het zijn enzymen die de fosfodiésterverbindingen in de nucleotideketen snijden. De restrictiesites van de endonucleasen zijn zeer gevarieerd. Sommige van deze enzymen gesneden tot DNA (deoxyribonucleïnezuur, ons genetische materiaal) bijna overal, dat wil zeggen dat ze niet -specifiek zijn.

Er is daarentegen een andere groep endonucleasen die zeer specifiek zijn in de regio of volgorde die ze gaan splitsen. Deze groep enzymen staat bekend als restrictie -enzymen en is zeer nuttig in de moleculaire biologie. In deze groep hebben we de goed bekende enzymen BM HI, Eco Ri en Alu I.

Endonucleasen gesneden intern naar DNA.
Bron: Pixabay.com

In tegenstelling tot endonucleasen zijn er andere soorten katalytische eiwitten - exonucleasen - die verantwoordelijk zijn voor het verbreken van fosfodiéster -link aan het einde van de ketting.

[TOC]

Beperking endonucleases

Beperkings- of restrictie -enzymen zijn katalytische eiwitten die verantwoordelijk zijn voor het splitsen van fosfodiesterverbindingen in de DNA -keten in zeer specifieke sequenties.

Deze enzymen kunnen worden overgenomen in meerdere biotechnologiebedrijven en het gebruik ervan is bijna onmisbaar binnen de huidige technieken voor DNA -hantering.

De restrictie -endonucleasen worden genoemd met behulp van de eerste letters van de binomiale wetenschappelijke naam van het organisme waaruit ze komen, gevolgd door de stam (dit is optioneel) en eindigt met de restrictie -enzymgroep waartoe zij behoren waartoe zij behoren tot welke behoren tot welke zij behoren. BAM HI en ECO RI zijn bijvoorbeeld zeer gebruikt endonucleas.

Het DNA -gebied dat het enzym herkent, wordt de restrictie -site genoemd en is typerend voor elke endonuclease, hoewel verschillende enzymen kunnen samenvallen in de restrictieites. Deze site is over het algemeen.

Palindromische sequenties zijn sequenties die, hoewel gelezen in 5 'tot 3' of 3 'tot 5', identiek zijn. In het geval van Eco RI is de palindromische volgorde bijvoorbeeld: GAATTC en CTTAAG.

Functies en toepassingen van beperking endonucles

Gelukkig voor moleculaire biologen hebben bacteriën in de loop van evolutie een reeks restrictie -endonucleasen ontwikkeld die intern genetisch materiaal intern fragmenteren.

Kan u van dienst zijn: wat is het metabolisme van levende wezens?

In de natuur zijn deze enzymen - vermoedelijk - geëvolueerd als een bacterieel beschermingssysteem tegen de invasie van buitenlandse DNA -moleculen, zoals die uit fagen.

Om onderscheid te maken tussen hun eigen en buitenlandse genetische materiaal, kunnen deze restrictie -endonucleasen specifieke nucleotidesequenties herkennen. Het DNA dat deze sequentie niet bezit, kan dus zonder verstoringen in de bacteriën zijn.

Wanneer het endonuclease daarentegen de restrictie -site herkent, sluit het zich aan bij het DNA en snijdt het.

Biologen zijn geïnteresseerd in het bestuderen van het genetische materiaal van levende wezens. DNA wordt echter gevormd uit enkele miljoenen paren lengtebases. Deze moleculen zijn extreem lang en moeten in kleine fragmenten worden geanalyseerd.

Om aan deze doelstelling te voldoen, zijn beperking endonucleasen geïntegreerd in de verschillende moleculaire biologieprotocollen. Een individueel gen kan bijvoorbeeld worden vastgelegd en gerepliceerd voor toekomstige analyse. Dit proces wordt "Clon" een gen genoemd.

Beperkingsfragmenten lengte polymorfisme (RFLP)

Beperkingsfragmenten lengte polymorfismen verwijzen naar het patroon van specifieke nucleotidesequenties in DNA dat beperking endonucleasen in staat zijn om te herkennen en te snijden.

Dankzij de specificiteit van de enzymen wordt elk organisme gekenmerkt door een specifiek snijpatroon in het DNA, wat fragment van variabele lengtes veroorzaakt.

Soorten beperking endonucleases

Historisch gezien zijn beperking endonucleasen ingedeeld in drie soorten enzymen, aangewezen met Romeinse nummers. De laatste tijd is een vierde type endonuclease beschreven.

Type I

Het belangrijkste kenmerk van endonucleasen van type I is dat het eiwitten zijn die door verschillende subeenheden zijn gevormd. Elk van deze werkt als een enkel eiwitcomplex en heeft meestal twee subeenheden genaamd r, twee m en één s.

Kan u van dienst zijn: post -translationele wijzigingen

De portie S is verantwoordelijk voor de erkenning van de DNA -beperkingsplaats. Subuniditeit R is ondertussen essentieel voor Clivaje en M is verantwoordelijk voor het katalyseren van de methyleringsreactie.

Er zijn vier subcategorieën van type I -enzymen, bekend om letters A, B, C en D, die vaak worden gebruikt. Deze classificatie is gebaseerd op genetische complementatie.

Type I -enzymen waren de eerste endonucleasen van beperkingen die werden ontdekt en gezuiverd. De meest bruikbare in moleculaire biologie zijn echter die van type II die in de volgende sectie zullen worden beschreven.

Type II

Type II -beperking endonucleasen herkennen specifieke DNA -sequenties en voeren de clivaje uit in een constante positie in de buurt van een sequentie die fosfaten 5 'en hydroxillen produceert 3'. Ze vereisen over het algemeen magnesiumionencofactoren (Mg²⁺), Maar er zijn enkele die nog veel meer specifieke vereisten hebben.

Structureel kunnen ze verschijnen als monomeren, tweeters of zelfs tetrameren. De recombinante technologie maakt gebruik van type II endonucleasen en om deze reden zijn meer dan 3500 enzymen gekenmerkt.

Type III

Deze enzymatische systemen zijn samengesteld uit twee genen, genaamd Modder En rundvlees, die code voor subeenheden die DNA en voor wijzigingen of beperkingen herkennen. Beide sub -nuthes zijn nodig voor beperking, een proces dat volledig afhankelijk is van ATP -hydrolyse.

Om het DNA -molecuul te kunnen splitsen, moet het enzym interageren met twee kopieën van de niet -palindromische herkenningssequentie en de plaatsen moeten in een omgekeerde oriëntatie in het substraat zijn. De Cliving wordt voorafgegaan door een translocatie van DNA.

Type IV

De laatste tijd is een extra groep geïdentificeerd. Het systeem bestaat uit twee of meer genen die coderen voor eiwitten die alleen gemodificeerde DNA -sequenties splitsen, hetzij gemethyleerd, gehydroxymetyleerd of hydromethyliseerd glucosyl.

Het ECKKMCRC -enzym herkent bijvoorbeeld twee dyucleotiden van de algemene RMC -vorm; Een purine gevolgd door een gemethyleerde cytosine, die kan worden gescheiden door verschillende basenparen - van 40 tot bijna 3000. De split neemt ongeveer 30 basenparen na de site die het enzym herkent.

Het kan je van dienst zijn: soorten geïntroduceerd op de Galapagos -eilanden

Endonucleas Type V

Endonucleases van dit type staan ​​ook bekend als endonucleas "Pand". Deze enzymen herkennen en snijden de DNA -doelsequentie in unieke genoomlocaties van 14 tot 40 bp.

Matguns Deze enzymen zijn gecodeerd in introns en er wordt aangenomen dat hun functie is om de horizontale overdracht van de gesneden sequenties te bevorderen. Na de snede is er een reparatie van breuk in de dubbele DNA -propeller op basis van de complementaire volgorde.

Voorbeelden

De endonuclease i van EN. coli Het fungeert als een verdedigingssysteem tegen fagen en parasieten. Het bevindt zich voornamelijk tussen het cytoplasmatische membraan en de celwand. Het produceert twee -afsluitende breuken in het buitenlandse DNA waarmee het interageert in de PLAPSMIC -ruimte.

CRISPR-CAS-type endonucleasen zijn enzymen die in het verdedigingsmechanisme van vele soorten bacteriën werken. Deze identificeren en snijden specifieke DNA -sequenties van binnenvallende organismen, die over het algemeen virus zijn.

Onlangs ontdekten onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) het CRISPR-CAS12BM Genomic Edition-systeem met hoge precisie voor de modificatie van menselijke cellen.

Referenties

1. Burrell, m. M. (ED.)). (1993). Enzymen van moleculaire biologie. Totowa, NJ: Human Press.
2. Loenen, W. NAAR., Dryden, D. T., Raleight, E. NAAR., & Wilson, G. G. (2013). Type I -beperkingsenzymen en hun familieleden. Nucleïnezuren onderzoek, 42(1), 20-44.
3. Murray, p. R., Rosenthal, k. S., & Pfaller, m. NAAR. (2017). Medische microbiologie+ studentconsult in het Spaans+ studentconsult. Elsevier Health Sciences.
4. Nathans, D., & Smith, h. OF. (1975). Beperking endonucleasen in de analyse en herstructurering van DNA -moleculen. Jaaroverzicht van biochemie, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, a., Fuxreiter, m., Pingoud, v., & Wende, W. (2005). Type II Beperking Endonucleases: structuur en mechanisme. Cellulaire en moleculaire levenswetenschappen, 62(6), 685.