Endonucleas -funktioner, typer och exempel

De endonukleas De är enzymer som skär fosfodiésterlänkarna som ligger i nukleotidkedjan. Begränsningsplatserna för endonukleaserna är mycket varierande. Några av dessa enzymer skär till DNA (deoxyribonukleinsyra, vårt genetiska material) nästan var som helst, det vill säga de är ospecifika.

Däremot finns det en annan grupp endonukleaser som är mycket specifika i regionen eller sekvensen som de kommer att dela. Denna grupp av enzymer kallas restriktionsenzymer och är mycket användbara inom molekylärbiologi. I denna grupp har vi de välkända enzymerna BM HI, Eco Ri och Alu I.

Endonukleaser klippte internt till DNA.
Källa: Pixabay.com

I motsats till endonukleaser finns det andra typer av katalytiska proteiner - exonukleaser - som är ansvariga för att bryta fosfodiésterlänk i slutet av kedjan.

[TOC]

Restriktionsendonukleaser

Begränsnings- eller begränsningsenzymer är katalytiska proteiner som ansvarar för att dela fosfodiesterlänkar inuti DNA -kedjan i mycket specifika sekvenser.

Dessa enzymer kan förvärvas i flera bioteknikföretag och deras användning är nästan nödvändig inom de nuvarande DNA -hanteringsteknikerna.

Begränsningens endonukleaser namnges med hjälp av de första bokstäverna i det binomiala vetenskapliga namnet på den organisme från vilken de kommer, följt av stammen (detta är valfritt) och slutar med den restriktionsenzymgruppen som de tillhör vilken de tillhör. Till exempel är BAM HI och Eco Ri mycket använda Endonucleas.

DNA -regionen som enzymet känner igen kallas begränsningsstället och är typiskt för varje endonukleas, även om flera enzymer kan sammanfalla i begränsningsplatserna. Denna webbplats är generellt.

Palindromiska sekvenser är sekvenser som, även om de är läst i 5 'till 3' eller 3 'till 5', är identiska. Till exempel i fallet med Eco RI är den palindromiska sekvensen: GAATTC och CTTAAG.

Funktioner och tillämpningar av restriktionsendonukler

Lyckligtvis för molekylärbiologer har bakterier utvecklats under utvecklingen av en serie restriktionsendonukleaser som internt fragment genetiskt material.

Kan tjäna dig: vad är levnadsmetabolismen?

I naturen har dessa enzymer utvecklats - förmodligen - som ett bakterieskyddssystem mot invasionen av främmande DNA -molekyler, såsom de från fager.

För att skilja mellan sitt eget och främmande genetiska material kan dessa restriktionsendonukleaser känna igen specifika nukleotidsekvenser. Således kan DNA som inte har denna sekvens vara utan störningar inuti bakterierna.

Däremot, när endonukleaset känner igen begränsningsplatsen, går det till DNA och skär det.

Biologer är intresserade av att studera det genetiska materialet i levande varelser. DNA är emellertid bildat av flera miljoner par längdbaser. Dessa molekyler är extremt långa och bör analyseras i små fragment.

För att uppfylla detta mål integreras restriktionsendonukleaser i de olika molekylära biologiska protokollen. Till exempel kan en individuell gen fångas och replikeras för framtida analys. Denna process kallas "Clon" en gen.

Begränsningsfragment längd polymorfism (RFLP)

Begränsningsfragment Längd Polymorfismer hänvisar till mönstret för specifika nukleotidsekvenser i DNA att begränsning av endonukleaser kan känna igen och klippa.

Tack vare enzymernas specificitet kännetecknas varje organism av ett specifikt skärmönster i DNA, vilket orsakar fragment av variabla längder.

Typer av restriktionsendonukleaser

Historiskt sett har restriktionsendonukleaser klassificerats i tre typer av enzymer, avsedda med romerska antal. På senare tid har en fjärde typ av endonukleas beskrivits.

Typ I

Det viktigaste inslaget i endonukleaser av typ I är att de är proteiner som bildas av flera underenheter. Var och en av dessa fungerar som ett enda proteinkomplex och har vanligtvis två underenheter som kallas r, två m och en s.

Kan tjäna dig: post -translationella modifieringar

Delen S ansvarar för erkännandet av DNA -begränsningsplatsen. Subunidity R är under tiden avgörande för CLIVAJE och M ansvarar för att katalysera metyleringsreaktionen.

Det finns fyra underkategorier av typ I -enzymer, kända för bokstäver A, B, C och D, som vanligtvis används. Denna klassificering är baserad på genetisk komplementering.

Enzymer av typ I var de första endonukleaserna av begränsningar som upptäcktes och renades. Det mest användbara inom molekylärbiologi är emellertid de av typ II som kommer att beskrivas i nästa avsnitt.

Typ II

Begränsning av typ II -begränsning känner igen specifika DNA -sekvenser och genomför clivaje i en konstant position nära en sekvens som producerar fosfater 5 'och hydroxils 3'. De kräver i allmänhet magnesiumjonkofaktorer (mg²⁺), Men det finns några som har många fler specifika krav.

Strukturellt kan de visas som monomerer, tweeters eller till och med tetramerer. Den rekombinanta tekniken använder endonukleaser av typ II och av detta skäl har mer än 3500 enzymer karakteriserats.

Typ III

Dessa enzymatiska system består av två gener, kallade Mod och nötkött, Den koden för underenheter som känner igen DNA och för ändringar eller begränsningar. Båda sub -urutionerna är nödvändiga för begränsningar, en process som är helt beroende av ATP -hydrolys.

För att kunna dela DNA -molekylen måste enzymet interagera med två kopior av den icke -palindromiska igenkänningssekvensen och platserna måste vara i en omvänd orientering i underlaget. Cliving föregås av en translokation av DNA.

Typ

En ytterligare grupp har identifierats nyligen. Systemet består av två eller flera gener som kodar för proteiner som endast delade modifierade DNA -sekvenser, vare sig metylerade, hydroxymetylerade eller hydrometyliserade glukosyl.

Exempelvis känner Eckkmcrc -enzymet två dyucleotider av den allmänna RMC -formen; En purin följt av en metylerad cytosin, som kan separeras med flera baspar - från 40 till nästan 3000. Delningen tar cirka 30 baspar efter den plats som enzymet känner igen.

Det kan tjäna dig: arter introducerade på Galapagosöarna

Endonucleas Type V

Endonukleaser av denna typ kallas också endonukleas "Hembygd". Dessa enzymer känner igen och klipper DNA -målsekvensen i unika genomställen från 14 till 40 bp.

Matguns Dessa enzymer är kodade i introner och det tros att deras funktion är att främja den horisontella överföringen av de klippta sekvenserna. Efter snittet är det en reparation av brott i den dubbla DNA -propellen baserat på kompletterande sekvens.

Exempel

Endonukleas I av OCH. coli Det fungerar som ett försvarssystem mot fager och parasiter. Det ligger främst mellan det cytoplasmiska membranet och cellväggen. Det producerar två avstängande pauser i det utländska DNA som det interagerar i det perplapmiska utrymmet.

CRISPR-CAS-typ endonukleaser är enzymer som verkar i försvarsmekanismen för många typer av bakterier. Dessa identifierar och skär specifika DNA -sekvenser av invaderande organismer, som i allmänhet är virus.

Nyligen upptäckte forskare från Massachusetts Institute of Technology (MIT) CRISPR-CAS12BM genomiska utgåva med hög precision för modifiering av mänskliga celler.

Referenser

1. Burrell, m. M. (Ed.). (1993). Enzymer av molekylärbiologi. Totowa, NJ: Human Press.
2. Loenen, w. TILL., Dryden, D. T., Raleight, e. TILL., & Wilson, g. G. (2013). Begränsning av typ I och deras släktingar. Nukleinsyror forskning, 42(1), 20-44.
3. Murray, s. R., Rosenthal, K. S., & Pfaller, m. TILL. (2017). Medicinsk mikrobiologi+ StudentConsult på spanska+ StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
4. Nathans, D., & Smith, h. ANTINGEN. (1975). Begränsning av endonukleaser i analysen och omstruktureringen av DNA -molekyler. Årlig översyn av biokemi, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, a., Fuxreiter, m., Pingoud, v., & Wende, w. (2005). Typ II -begränsning Endonukleaser: Struktur och mekanism. Cellular and Molecular Life Sciences, 62(6), 685.