限制酶
限制酶（英语：restriction enzyme）又称限制内切酶或限制性内切酶，全称限制性内切核酸酶[1]，是一种能将双股DNA切开的酶。它的切割方法是将糖类分子与磷酸之间的键结切断，进而于两条DNA链上各产生一个切口，且不破坏核苷酸与碱基。切割形式有两种，分别是可产生具有突出单股DNA的黏状末端，以及末端平整无凸起的平滑末端。[2]由于断开的DNA片段可由另一种称为DNA连接酶的酶黏合，因此染色体或DNA上不同的限制片段，得以经由剪接作用而结合在一起。
限制酶在分子生物学与遗传工程领域有广泛的应用，此类酶最早发现于某些品系的大肠杆菌体内，这些品系能够“限制”噬菌体对其感染，因此得名。科学家认为限制酶是细菌所演化出来对抗病毒感染，并帮助将已殖入的病毒序列移除的机制。是限制修饰系统的一部分。约翰霍普金斯大学的丹尼尔·那森斯、汉弥尔顿·史密斯与伯克利加州大学的沃纳·亚伯因为限制酶的发现及研究，而共同获得1978年的诺贝尔生理学或医学奖。此酶最早的应用之一，是用来将胰岛素基因克隆到大肠杆菌，使其具备生产人类胰岛素的能力。
命名
[编辑]限制酶的命名是根据细菌种类而定，以EcoRI为例：
| E | Escherichia | （属） |
| co | coli | （种） |
| R | RY13 | （品系） |
| I | 首先发现 | 在此类细菌中发现的顺序 |
类型
[编辑]根据限制酶的结构，辅因子的需求切位与作用方式，可将限制酶分为三种类型，分别是第一型（Type I）、第二型（Type II）及第三型（Type III）。
第一型限制酶
[编辑]同时具有修饰及限制性切割的作用；另有识别DNA上特定碱基序列的能力，通常其切割位距离识别位点可达数千个碱基之远，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，修饰作用由其他酶进行。所识别的位置多为短的回文序列；所剪切的碱基序列通常即为所识别的序列。是遗传工程上，实用性较高的限制酶种类。例如：EcoRI、HindIII。
第三型限制酶
[编辑]与第一型限制酶类似，同时具有修饰及识别切割的作用。可识别短的不对称序列，切割位与识别序列约距24-26个碱基对，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 | 来源 | 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） | |||
参考文献
[编辑]外部链接
[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