限制酶 , 也叫 限制性核酸内切酶 , 一种由细菌产生的蛋白质 劈开 沿着分子的特定位点的 DNA。在细菌细胞中,限制酶 劈开 外源 DNA,从而消除感染生物。限制酶可以从细菌细胞中分离出来,并在实验室中用于操作 DNA 片段,例如那些含有基因的片段;因此,它们是不可或缺的工具 DNA重组技术 ( 基因工程 )。
cDNA 文库 cDNA 文库代表仅由生物体编码成蛋白质的基因的集合。互补 DNA 或 cDNA 是通过信使 RNA 的逆转录产生的,并使用 DNA 克隆技术生成 cDNA 文库。大英百科全书,股份有限公司。
细菌使用限制酶来抵御细菌病毒,称为 噬菌体 ,或噬菌体。当噬菌体感染细菌时,它会将其 DNA 插入细菌细胞中,以便进行复制。限制酶通过将噬菌体 DNA 切割成许多片段来防止其复制。限制酶的命名是因为它们能够限制或限制可以感染细菌的噬菌体菌株的数量。
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每个限制性内切酶都识别一段短的、特定的核苷酸碱基序列(线性双链 DNA 分子的四个基本化学亚基——腺嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和鸟嘌呤)。这些区域称为识别序列或识别位点,随机分布在整个 DNA 中。不同的细菌 物种 制造识别不同核苷酸序列的限制性内切酶。
当限制性内切核酸酶识别一个序列时,它通过催化 DNA 分子剪断 DNA 分子 水解 (通过添加水分子分裂化学键)之间的键 邻近的 核苷酸。细菌通过伪装它们的识别序列来防止它们自己的 DNA 以这种方式降解。称为甲基化酶的酶添加甲基(-CH3) 到识别序列中的腺嘌呤或胞嘧啶碱基,从而修饰并保护其免受核酸内切酶的影响。限制酶及其相应的甲基化酶 构成 细菌物种的限制修饰系统。
传统上,有四种类型的限制性内切酶被识别,称为 I、II、III 和 IV,它们的主要区别在于结构、切割位点、特异性和辅因子。 I 型和 III 型酶的相似之处在于限制性酶和甲基化酶的活性都由一个大的酶复合物进行,这与 II 型系统相反,在后者中,限制性酶独立于其甲基化酶。 II 型限制酶与 I 型和 III 型限制酶的不同之处还在于它们在识别位点内的特定位点切割 DNA。其他的随机切割 DNA,有时从识别序列中切割数百个碱基。已从多种细菌物种中鉴定出数千种 II 型限制性内切酶。这些酶识别数百个不同的序列,通常长度为 4 到 8 个碱基。 IV 型限制性内切酶仅切割甲基化 DNA,序列特异性较弱。
分子生物学家 Werner Arber、Hamilton O. Smith 和 Daniel Nathans 在 1960 年代末和 1970 年代初发现并表征了限制酶。酶在精确位置切割 DNA 的能力使研究人员能够分离出含有基因的片段,并将它们与其他 DNA 分子重组——即克隆基因。限制酶的名称来源于属、种和菌株 名称 产生它们的细菌;例如,酶 回声 RI 是由 大肠杆菌 菌株 RY13。人们认为限制性内切酶起源于一种共同的祖先蛋白质,并通过基因重组和基因扩增等过程进化为识别特定序列。
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