限制性酶
限制性?xún)?nèi)切酶（ restriction endonuclease ）也稱(chēng)限制性酶（ restriction enzyme ），是由 W. Arber ， H. Smith 和 D. Nathans 等人（ 1979 年）從細(xì)菌中分離的一類(lèi)酶。限制酶具有極高的專(zhuān)一性，識(shí)別雙鏈 DNA 上特定的位點(diǎn)，將兩條鏈都切斷，形成粘末端或平末端。限制酶可以用來(lái)解剖纖細(xì)的 DNA 分子，在分析染色體結(jié)構(gòu)、制作 DNA 的限制酶譜、測(cè)定較長(zhǎng)的 DNA 序列、基因的分離、基因的體外重組等研究中是不可缺少的工具。對(duì)于研究 DNA 的分子生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，這是一把天賜神刀——分子生物刀。
限制性酶的生物學(xué)功能在于防御或“限制”入侵細(xì)胞的外 DNA （如噬菌體 DNA ）。原核生物利用他們獨(dú)特的限制性?xún)?nèi)切酶把外來(lái) DNA 切成無(wú)感染性的片段。但不能降解自身細(xì)胞中的染色體 DNA ，因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)還有“共座”的 DNA 甲基化酶修飾相應(yīng)序列使之受到保護(hù)。
限制酶可被分成三種類(lèi)型。 I 型和Ⅲ型限制酶水解 DNA 需要消耗 ATP ，全酶中的部分亞基有通過(guò)在特殊堿基上補(bǔ)加甲基基團(tuán)對(duì) DNA 進(jìn)行化學(xué)修飾的活性。 I 型限制性?xún)?nèi)切酶在隨機(jī)位點(diǎn)切割 DNA ；Ⅲ型限制酶識(shí)別雙鏈 DNA 的特異核苷酸序列，并在這個(gè)位點(diǎn)內(nèi)或附近切開(kāi) DNA 雙鏈。
Ⅱ型限制性?xún)?nèi)切酶已被廣泛應(yīng)用于 DNA 分子的克隆和序列分析，這是因?yàn)樗鼈兯?/span> DNA 不需要 ATP ，并且也不以甲基化或其他方式修飾 DNA 。最重要的是它們?cè)谒鼈兯R(shí)別的特殊核苷酸順序內(nèi)或附近切割 DNA 鏈。這些特殊序列常常含 4 個(gè)或 6 個(gè)核苷酸殘基，通常具回文結(jié)構(gòu)（ palindromic structure ），切割后形成粘末端（或平末端）。例如，大腸桿菌的一限制酶稱(chēng) EcoR I ，它識(shí)別下列六核苷酸順序：
5' …… GAATTC …… 3'
3' …… CTTAAC …… 5'
這種回文結(jié)構(gòu)的兩條鏈以 5' → 3' 方向閱讀序列都是一樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng) EcoR I 遇到 DNA 的這種序列時(shí)，它會(huì)對(duì)這種 DNA 鏈進(jìn)行交錯(cuò)切割，產(chǎn)生突出的 5' 末端。
5' …… G AATTC …… 3'
3' …… CTTAA C …… 5'
有些限制酶，如 Pst I ，它識(shí)別序列 5'-CTGCAG-3' ，并在 A 與 G 之間切割 DNA 雙鏈產(chǎn)生 3' 突出粘性末端。還有些限制酶，如 Bal I ， DNA 鏈產(chǎn)生具有平末端（ blunt end ）的 DNA 片段。
限制酶的命名較為特殊。以 EcoR I 為例加以說(shuō)明。第一個(gè)大寫(xiě)字母 E 為大腸桿菌 E. coil 的屬名的第一個(gè)字母，第二、三兩個(gè)小寫(xiě)字母 co 為它的種名的頭兩個(gè)字母。第四個(gè)字母用大寫(xiě) R ，表示所用大腸桿菌的菌株。最后一個(gè)羅馬字表示從該細(xì)菌中分離出來(lái)的這一類(lèi)酶的編號(hào)。目前提純的限制酶已很多，常用的約有 100 多種，并且已轉(zhuǎn)化成為商品。大大節(jié)約了研究人員的時(shí)間。
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