Endonukleaser funktioner och typer



den endonukleaser är enzymer som skär fosfodiesterbindningarna belägna inuti nukleotidkedjan. Restriktionsställena för endonukleaser är mycket varierade. Några av dessa enzymer skär DNA (deoxyribonukleinsyra, vårt genetiska material) nästan var som helst, det vill säga de är ospecificerade.

Däremot finns det en annan grupp av endonukleaser som är mycket specifika i regionen eller sekvensen de kommer att punktskatte. Denna grupp av enzymer är känd som restriktionsenzymer, och de är mycket användbara i molekylärbiologi. I denna grupp har vi de kända enzymerna Bam HI, Eco RI och Alu I.

I motsats till endonukleaser finns det en annan typ av katalytiska proteiner - exonukleaserna - som är ansvariga för att bryta fosfodiesterlänken i slutet av kedjan.

index

  • 1 Restriktionsendonukleaser
  • 2 Funktioner och tillämpningar av restriktionsendonukler
    • 2.1 Restriktionsfragmentlängdspolymorfism (RFLP)
  • 3 Typer av restriktionsendonukleaser
    • 3.1 Typ I
    • 3.2 Typ II
    • 3.3 Typ III
    • 3.4 Typ IV
  • 4 referenser

Restriktionsendonukleaser

Restriktionsendonukleaser eller restriktionsenzymer är katalytiska proteiner som är ansvariga för klyvning av fosfodiesterbindningarna inuti DNA-kedjan i mycket specifika sekvenser.

Dessa enzymer kan förvärvas i flera bioteknikföretag och deras användning är nästan oumbärlig inom dagens DNA-manipuleringsteknik.

Restriktionsendonukleaserna benämns med användning av de första bokstäverna i det binomiala vetenskapliga namnet på organismen från vilken de kommer, följt av stammen (detta är valfritt) och slutar med gruppen av restriktionsenzymer som de hör till. Bam HI och EcoRI är exempelvis mycket använda endonukleaser.

DNA-området som enzymet känner igen kallas restriktionsstället och är unikt för varje endonukleas, fastän flera enzymer kan sammanfalla vid restriktionsställena. Denna sida består i allmänhet av en kort palindromisk sekvens av ca 4 till 6 baspar i längd, såsom AGCT (för Alu I) och GAATTC för EcoRI.

Palindroma sekvenser är sekvenser som, även om de läses i 5 'till 3' eller 3 'till 5' riktningen, är identiska. Till exempel, i fallet med EcoRI, är den palindroma sekvensen: GAATTC och CTTAAG.

Funktioner och tillämpningar av restriktionsendonukler

Lyckligtvis för molekylära biologer har bakterier utvecklat en serie av restriktionsendonukleaser som i sin tur utvecklar det genetiska materialet internt.

I naturen har dessa enzymer utvecklats - förmodligen - som ett system för bakteriellt skydd mot invasionen av främmande DNA-molekyler, såsom de från fag.

För att diskriminera mellan det egna och främmande genetiska materialet kan dessa restriktionsendonukleaser känna igen specifika nukleotidsekvenser. Således kan DNA som inte har denna sekvens vara ostört inuti bakterien.

I motsats till detta, när endonukleaset igenkänner restriktionsstället, binder det till DNA och skär det.

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

För att uppnå detta mål integreras restriktionsendonukleaser i de olika molekylärbiologiska protokollen. Till exempel kan en enskild gen fångas och replikeras för framtida analys. Denna process kallas "kloning" en gen.

Restriktionsfragmentlängdspolymorfism (RFLP)

Restriktionsfragmentlängdspolymorfier hänvisar till mönstret av specifika nukleotidsekvenser i DNA: n som restriktionsendonukleaser kan känna igen och skära.

Tack vare enzymets specificitet kännetecknas varje organism av ett specifikt skärmönster i DNA, ursprungsfragment med varierande längder.

Typer av restriktionsendonukleaser

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

Typ I

Den viktigaste egenskapen hos typ I-endonukleaser är att de är proteiner som bildas av flera underenheter. Var och en av dessa fungerar som ett enda proteinkomplex och har vanligtvis två subenheter som kallas R, två M och en S.

S-delen är ansvarig för igenkänningen av restriktionsstället i DNA. R-subenheten är å andra sidan väsentlig för klyvning och M är ansvarig för katalysering av metyleringsreaktionen.

Det finns fyra underkategorier av typ I-enzymer, kända med bokstäverna A, B, C och D, vilka är vanligt förekommande. Denna klassificering är baserad på genetisk komplementering.

Typ I-enzymer var de första restriktionsendonukleaser som skulle upptäckas och renas. De mest användbara i molekylärbiologi är emellertid de av typ II som kommer att beskrivas i nästa avsnitt.

Typ II

Typ II-restriktionsendonukleaser känner igen specifika DNA-sekvenser och utför klyvning vid ett konstant läge nära en sekvens som producerar 5'-fosfater och 3'-hydroxyler. Magnesiumjoner krävs vanligtvis som koaktorer (Mg2+), men det finns några som har mycket mer specifika krav.

Strukturellt kan de visas som monomerer, dimerer eller till och med tetramer. Rekombinant teknik använder typ II-endonukleaser och av denna anledning har mer än 3500 enzymer karakteriserats.

Typ III

Dessa enzymsystem består av två gener som heter mod och biff, som kodar för subenheter som känner igen DNA och för modifieringar eller begränsningar. Båda subenheterna är nödvändiga för begränsningen, en process som är helt beroende av hydrolysen av ATP.

För att klyva DNA-molekylen måste enzymet interagera med två kopior av den icke-palindroma igenkänningssekvensen och platserna måste vara i omvänd orientering på substratet. Klyvningen föregås av en translokation av DNA: n.

Typ IV

En ytterligare grupp har identifierats nyligen. Systemet består av två eller flera gener som kodar för proteiner som klyver endast modifierade DNA-sekvenser, vare sig det är metylerat, hydroximetylerat eller hydrosylerat glykosyl.

Exempelvis känner enzymet EckKMcrBC två dinucleotider av den allmänna formen RmC; en purin följt av en metylerad cytosin som kan separeras av flera baspar - från 40 till nästan 3000. Klyvningen äger rum cirka 30 baspar efter den plats som enzymet känner igen.

referenser

  1. Burrell, M. M. (Ed.). (1993). Enzymer av molekylärbiologi. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W. A., Dryden, D. T., Raleigh, E. A., & Wilson, G. G. (2013). Typ I restriktionsenzymer och deras släktingar. Nukleinsyror forskning, 42(1), 20-44.
  3. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Medicinsk mikrobiologi + StudentConsult på spanska + StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
  4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Restriktionsendonukleaser vid analys och omstrukturering av DNA-molekyler. Årlig granskning av biokemi, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V., & Wende, W. (2005). Type II-restriktionsendonukleaser: struktur och mekanism. Cellulära och molekylära livsvetenskaper, 62(6), 685.