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限制性核酸内切酶

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限制性核酸内切酶(restrictionendonuclease),又简称限制酶或内切酶。它们是基因工程和基因诊断重要的一类工具酶。它们的发现和应用为从基因组中分离目的基因提供了必要的手段.限制酶能特异地识别和切割特异的核苷酸序列,将双链DNA切成较小的片段。酶切后目的基因可能完整地或部分地保存于某一DNA片段上,并被分离出来。

限制酶主要来源于原核生物,是一组能水解DNA磷酸二酯键的酶。迄今已发现的限制酶多达数百种,分为三类。在基因工程中使用的主要是第二类。限制酶根据其来源命名。例如,限制酶EcoRⅠ来源于大杆菌E.coli的RY13菌株,Ⅰ指在该菌株中分离的第一个限制酶。

Gv2141sf.gif


下面是一些最常用的限制酶的来源及其识别顺序(表13-1)

每种限制酶识别和切割的通常为4-6个核苷酸序列,称为限制性位点(restriction sites)或切点.限制酶切割双链DNA的方式有两种,产生的末端也有两种:第一种是交错切割,即两条链的切点不在同一水平而是相隔数个碱基,故断口产生两小段自身互补的单链,这种末端容易互补连接,称为粘性末端(cohesive terminus);第二种为平整切割,即两 

表13-1 常用的限制酶的来源及其识别顺序列

名称 识别序列 来源
Ava
C↓( C )CG( A )G
T G
Anabaena variabilis
Bam H G↓GATCC Bacillus amyloliquefaciens H
Bgl Ⅱ A↓GATCT Bacillus globigii
Eco RⅠ
G↓ * ATTC
A
Escherichia coliRY13
Eco RⅡ
↓CC( A GG
T
Escherichia coliR245
HaeⅢ
GG↓ * C
C
Haemophilus aegyptius
HindⅢ
* ↓AGCTT
A
Hemophilus influenzae Rd
HpaⅠ GTT↓AAC Haemophilus parainfluenzae
HpaⅡ
C↓ * GG
C
同上
KpnⅠ GGTAC↓C Klebsiella pneumoniae
MboⅠ ↓GATC Moraxella bovis
PstⅠ CTGCA↓G Providencia stuartii
  • 被甲基化

条链在同一水平切开,得到平齐末端(blunt terminus)(图13-2)。由于具有相同粘性

限制酶的两类切割方式


图13-2 限制酶的两类切割方式

末端的DNA片段在DNA连接酶的作用下很容易共价连接,因此被广泛地应用于重组DNA操作中。具有相同平齐末端的DNA片段也可以连接,但连接效率只有粘性末端连接效率的1%。

限制酶的上述特性在基因工程和基因诊断中具有重要用途:①首先不论DNA的来源如何,用同一种内切酶切割后产生的粘性末端很容易重新连接,因此很容易将人和细菌或人和质粒任何两个DNA片段连接在一起,即重新组合,这是重组DNA技术的基础。②人类的基因组很大,不切割无法分析其中的基因。限制酶能把基因组在特异的部位切开,即切割不是随机的,因而从每个细胞的基因组得到的是相同的一组长度各异的片段。这些可能含有某一基因的片段可用电泳分离,并加以研究。③由于限制酶的特异性,如果识别位点的碱基发生了改变,限制酶将不再能切割;同样,碱基的改变也可能导致出现新的酸切位点。在人类基因组中,这两种情况是十分常见的,而切点的消失或出现将影响获得的DNA片段的长度,表现为限制性片段长度多态性(RFLP),这在基因的连锁诊断中具有极重要的意义。

参看

  • 限制性核酸内切酶

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