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限制酶

限制酶(英語:restriction enzyme)又稱限制內切酶限制性內切酶,全稱限制性內切核酸酶[1],是一種能將雙股DNA切開的。它的切割方法是將醣類分子與磷酸之間的鍵結切斷,進而於兩條DNA鏈上各產生一個切口,且不破壞核苷酸鹼基。切割形式有兩種,分別是可產生具有突出單股DNA的黏狀末端,以及末端平整無凸起的平滑末端。[2]由於斷開的DNA片段可由另一種稱為DNA連接酶的酶黏合,因此染色體或DNA上不同的限制片段,得以經由剪接作用而結合在一起。

黏狀末端。圖為EcoRI的切位。
平滑末端。圖為SmaI的切位。

限制酶在分子生物學遺傳工程領域有廣泛的應用,此類酶最早發現於某些品系的大腸桿菌體內,這些品系能夠「限制」噬菌體對其感染,因此得名。科學家認為限制酶是細菌所演化出來對抗病毒感染,並幫助將已殖入的病毒序列移除的機制。是限制修飾系統的一部分。約翰霍普金斯大學丹尼爾·那森斯漢彌爾頓·史密斯伯克利加州大學沃納·亞伯因為限制酶的發現及研究,而共同獲得1978年的諾貝爾生理學或醫學獎。此酶最早的應用之一,是用來將胰島素基因轉殖到大腸桿菌,使其具備生產人類胰島素的能力。

命名

限制酶的命名是根據細菌種類而定,以EcoRI為例:

E Escherichia (屬)
co coli (種)
R RY13 (品系)
I 首先發現 在此類細菌中發現的順序

類型

根據限制酶的結構,輔因子的需求切位與作用方式,可將限制酶分為三種類型,分別是第一型(Type I)、第二型(Type II)及第三型(Type III)。

第一型限制酶

同時具有修飾及限制性切割的作用;另有识别DNA上特定鹼基序列的能力,通常其切割位距離识别位点可達數千個鹼基之遠,并不能准确定位切割位点,所以并不常用。例如:EcoB、EcoK。

第二型限制酶

只具有限制性切割的作用,修飾作用由其他酶進行。所识别的位置多為短的迴文序列;所剪切的鹼基序列通常即為所识别的序列。是遺傳工程上,實用性較高的限制酶種類。例如:EcoRI、HindIII。

第三型限制酶

與第一型限制酶類似,同時具有修飾及识别切割的作用。可识别短的不對稱序列,切割位與识别序列約距24-26個鹼基對,并不能准确定位切割位点,所以并不常用。例如:EcoPI、HinfIII。

例子

名称 來源 识别序列 切割位点
EcoRI Escherichia coli
5'GAATTC 3'CTTAAG 
5'---G AATTC---3' 3'---CTTAA G---5' 
BamHI Bacillus amyloliquefaciens
5'GGATCC 3'CCTAGG 
5'---G GATCC---3' 3'---CCTAG G---5' 
HindIII Haemophilus influenzae
5'AAGCTT 3'TTCGAA 
5'---A AGCTT---3' 3'---TTCGA A---5' 
TaqI Thermus aquaticus
5'TCGA 3'AGCT 
5'---T CGA---3' 3'---AGC T---5' 
NotI Nocardia otitidis
5'GCGGCCGC 3'CGCCGGCG 
5'---GC GGCCGC---3' 3'---CGCCGG CG---5' 
HinfI Haemophilus influenzae
5'GANTC 3'CTNAG 
5'---G ANTC---3' 3'---CTNA G---5' 
Sau3A Staphylococcus aureus
5'GATC 3'CTAG 
5'--- GATC---3' 3'---CTAG ---3' 
PovII* Proteus vulgaris
5'CAGCTG 3'GTCGAC 
5'---CAG CTG---3' 3'---GTC GAC---5' 
SmaI* Serratia marcescens
5'CCCGGG 3'GGGCCC 
5'---CCC GGG---3' 3'---GGG CCC---5' 
HaeIII* Haemophilus egytius
5'GGCC 3'CCGG 
5'---GG CC---3' 3'---CC GG---5' 
AluI* Arthrobacter luteus
5'AGCT 3'TCGA 
5'---AG CT---3' 3'---TC GA---5' 
EcoRV* Escherichia coli
5'GATATC 3'CTATAG 
5'---GAT ATC---3' 3'---CTA TAG---5' 
KpnI[3] Klebsiella pneumonia
5'GGTACC 3'CCATGG 
5'---GGTAC C---3' 3'---C CATGG---5' 
PstI[3] Providencia stuartii
5'CTGCAG 3'GACGTC 
5'---CTGCA G---3' 3'---G ACGTC---5' 
SacI[3] Streptomyces achromogenes
5'GAGCTC 3'CTCGAG 
5'---GAGCT C---3' 3'---C TCGAG---5' 
SalI[3] Streptomyces albue
5'GTCGAC 3'CAGCTG 
5'---G TCGAC---3' 3'---CAGCT G---5' 
SphI[3] Streptomyces phaeochromogenes
5'GCATGC 3'CGTACG 
5'---G CATGC---3' 3'---CGTAC G---5' 
XbaI[3] Xanthomonas badrii
5'TCTAGA 3'AGATCT 
5'---T CTAGA---3' 3'---AGATC T---5' 
* = 平滑末端(blunt ends)

參考文獻

  1. ^ 高中生物学》选择性必修 3 - 生物技术与工程,人民教育出版社
  2. ^ 存档副本. [2007-07-10]. (原始内容于2007-04-12). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Molecular cell biology. Lodish, Harvey F. 5. ed. : - New York : W. H. Freeman and Co., 2003, 973 s. b ill. ISBN 0-7167-4366-3

外部連結

  • Restriction Enzyme Digestion of DNA Protocol (页面存档备份,存于互联网档案馆
  • Restriction enzymes: protein data bank molecule of the month (页面存档备份,存于互联网档案馆
  • Restriction Homepage (页面存档备份,存于互联网档案馆) - Six different tools

限制酶, 英語, restriction, enzyme, 又稱限制內切酶或限制性內切酶, 全稱限制性內切核酸酶, 是一種能將雙股dna切開的酶, 它的切割方法是將醣類分子與磷酸之間的鍵結切斷, 進而於兩條dna鏈上各產生一個切口, 且不破壞核苷酸與鹼基, 切割形式有兩種, 分別是可產生具有突出單股dna的黏狀末端, 以及末端平整無凸起的平滑末端, 由於斷開的dna片段可由另一種稱為dna連接酶的酶黏合, 因此染色體或dna上不同的限制片段, 得以經由剪接作用而結合在一起, 黏狀末端, 圖為ecori的切位, 平滑. 限制酶 英語 restriction enzyme 又稱限制內切酶或限制性內切酶 全稱限制性內切核酸酶 1 是一種能將雙股DNA切開的酶 它的切割方法是將醣類分子與磷酸之間的鍵結切斷 進而於兩條DNA鏈上各產生一個切口 且不破壞核苷酸與鹼基 切割形式有兩種 分別是可產生具有突出單股DNA的黏狀末端 以及末端平整無凸起的平滑末端 2 由於斷開的DNA片段可由另一種稱為DNA連接酶的酶黏合 因此染色體或DNA上不同的限制片段 得以經由剪接作用而結合在一起 黏狀末端 圖為EcoRI的切位 平滑末端 圖為SmaI的切位 限制酶在分子生物學與遺傳工程領域有廣泛的應用 此類酶最早發現於某些品系的大腸桿菌體內 這些品系能夠 限制 噬菌體對其感染 因此得名 科學家認為限制酶是細菌所演化出來對抗病毒感染 並幫助將已殖入的病毒序列移除的機制 是限制修飾系統的一部分 約翰霍普金斯大學的丹尼爾 那森斯 漢彌爾頓 史密斯與伯克利加州大學的沃納 亞伯因為限制酶的發現及研究 而共同獲得1978年的諾貝爾生理學或醫學獎 此酶最早的應用之一 是用來將胰島素基因轉殖到大腸桿菌 使其具備生產人類胰島素的能力 目录 1 命名 2 類型 2 1 第一型限制酶 2 2 第二型限制酶 2 3 第三型限制酶 3 例子 4 參考文獻 5 外部連結命名 编辑限制酶的命名是根據細菌種類而定 以EcoRI為例 E Escherichia 屬 co coli 種 R RY13 品系 I 首先發現 在此類細菌中發現的順序類型 编辑根據限制酶的結構 輔因子的需求切位與作用方式 可將限制酶分為三種類型 分別是第一型 Type I 第二型 Type II 及第三型 Type III 第一型限制酶 编辑 同時具有修飾及限制性切割的作用 另有识别DNA上特定鹼基序列的能力 通常其切割位距離识别位点可達數千個鹼基之遠 并不能准确定位切割位点 所以并不常用 例如 EcoB EcoK 第二型限制酶 编辑 只具有限制性切割的作用 修飾作用由其他酶進行 所识别的位置多為短的迴文序列 所剪切的鹼基序列通常即為所识别的序列 是遺傳工程上 實用性較高的限制酶種類 例如 EcoRI HindIII 第三型限制酶 编辑 與第一型限制酶類似 同時具有修飾及识别切割的作用 可识别短的不對稱序列 切割位與识别序列約距24 26個鹼基對 并不能准确定位切割位点 所以并不常用 例如 EcoPI HinfIII 例子 编辑名称 來源 识别序列 切割位点EcoRI Escherichia coli 5 GAATTC 3 CTTAAG 5 G AATTC 3 3 CTTAA G 5 BamHI Bacillus amyloliquefaciens 5 GGATCC 3 CCTAGG 5 G GATCC 3 3 CCTAG G 5 HindIII Haemophilus influenzae 5 AAGCTT 3 TTCGAA 5 A AGCTT 3 3 TTCGA A 5 TaqI Thermus aquaticus 5 TCGA 3 AGCT 5 T CGA 3 3 AGC T 5 NotI Nocardia otitidis 5 GCGGCCGC 3 CGCCGGCG 5 GC GGCCGC 3 3 CGCCGG CG 5 HinfI Haemophilus influenzae 5 GANTC 3 CTNAG 5 G ANTC 3 3 CTNA G 5 Sau3A Staphylococcus aureus 5 GATC 3 CTAG 5 GATC 3 3 CTAG 3 PovII Proteus vulgaris 5 CAGCTG 3 GTCGAC 5 CAG CTG 3 3 GTC GAC 5 SmaI Serratia marcescens 5 CCCGGG 3 GGGCCC 5 CCC GGG 3 3 GGG CCC 5 HaeIII Haemophilus egytius 5 GGCC 3 CCGG 5 GG CC 3 3 CC GG 5 AluI Arthrobacter luteus 5 AGCT 3 TCGA 5 AG CT 3 3 TC GA 5 EcoRV Escherichia coli 5 GATATC 3 CTATAG 5 GAT ATC 3 3 CTA TAG 5 KpnI 3 Klebsiella pneumonia 5 GGTACC 3 CCATGG 5 GGTAC C 3 3 C CATGG 5 PstI 3 Providencia stuartii 5 CTGCAG 3 GACGTC 5 CTGCA G 3 3 G ACGTC 5 SacI 3 Streptomyces achromogenes 5 GAGCTC 3 CTCGAG 5 GAGCT C 3 3 C TCGAG 5 SalI 3 Streptomyces albue 5 GTCGAC 3 CAGCTG 5 G TCGAC 3 3 CAGCT G 5 SphI 3 Streptomyces phaeochromogenes 5 GCATGC 3 CGTACG 5 G CATGC 3 3 CGTAC G 5 XbaI 3 Xanthomonas badrii 5 TCTAGA 3 AGATCT 5 T CTAGA 3 3 AGATC T 5 平滑末端 blunt ends 參考文獻 编辑 高中 生物学 选择性必修 3 生物技术与工程 人民教育出版社 存档副本 2007 07 10 原始内容存档于2007 04 12 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 Molecular cell biology Lodish Harvey F 5 ed New York W H Freeman and Co 2003 973 s b ill ISBN 0 7167 4366 3外部連結 编辑Restriction Enzyme Digestion of DNA Protocol 页面存档备份 存于互联网档案馆 Restriction enzymes protein data bank molecule of the month 页面存档备份 存于互联网档案馆 Restriction Homepage 页面存档备份 存于互联网档案馆 Six different tools 取自 https zh wikipedia org w index php title 限制酶 amp oldid 71153430, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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