Endonukleasfunktionen, Typen und Beispiele

Der Endonukleas Sie sind Enzyme, die die Phosphodiéster -Glieder in der Nucleotidkette schneiden. Die Restriktionsstellen der Endonukleasen sind sehr unterschiedlich. Einige dieser Enzyme, die an DNA geschnitten wurden (Desoxyribonukleinsäure, unser genetisches Material) fast überall, dh sie sind nicht spezifisch.

Im Gegensatz dazu gibt es eine andere Gruppe von Endonukleasen, die in der Region oder in der Sequenz sehr spezifisch sind, die sie teilen werden. Diese Gruppe von Enzymen ist als Restriktionsenzyme bekannt und ist in der Molekülbiologie sehr nützlich. In dieser Gruppe haben wir die bekannten Enzyme BM Hi, Eco ri und Alu i.

Endonukleasen intern zu DNA geschnitten.
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Im Gegensatz zu Endonukleasen gibt es andere Arten von katalytischen Proteinen - Exonukleasen -, die am Ende der Kette für das Brechen der Phosphodiéster -Verbindung verantwortlich sind.

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Restriktionsendonukleasen

Restriktions- oder Restriktionsenzyme sind katalytische Proteine, die für die Aufteilung von Phosphodiesterbindungen innerhalb der DNA -Kette in sehr spezifischen Sequenzen verantwortlich sind.

Diese Enzyme können in mehreren Biotechnologieunternehmen erworben werden, und ihre Verwendung ist bei den aktuellen DNA -Handhabungstechniken nahezu unverzichtbar.

Die Restriktionsendonukleasen werden unter Verwendung der ersten Buchstaben des wissenschaftlichen Namens des Binomial -wissenschaftlichen Namens des Organismus benannt. Zum Beispiel sind Bam Hi und Eco RI sehr verwendet endonukleas.

Die DNA -Region, die das Enzym erkennt. Diese Seite ist im Allgemeinen.

Palindromische Sequenzen sind Sequenzen, die zwar in 5 'bis 3' oder 3 'bis 5' gelesen werden, identisch sind. Zum Beispiel lautet die palindromische Sequenz im Fall von ECO RI: Gaattc und CTtaag.

Funktionen und Anwendungen von Einschränkungsendonukles

Zum Glück für molekulare Biologen haben sich Bakterien im Verlauf der Evolution zu einer Reihe von Restriktionsendonukleasen entwickelt, die intern genetisches Materius fragmentiert.

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In der Natur haben sich diese Enzyme vermutlich als bakterielles Schutzsystem gegen die Invasion fremder DNA.

Um zwischen ihrem eigenen und fremden genetischen Material zu unterscheiden, können diese Restriktionsendonukleasen spezifische Nukleotidsequenzen erkennen. Somit kann die DNA, die diese Sequenz nicht besitzt.

Wenn die Endonuklease die Restriktionsstelle erkennt, verbindet sie sich dagegen mit der DNA und schneidet sie ab.

Biologen sind daran interessiert, das genetische Material der Lebewesen zu untersuchen. DNA besteht jedoch aus mehreren Millionen Paar Längenbasen. Diese Moleküle sind extrem lang und sollten in kleinen Fragmenten analysiert werden.

Um dieses Ziel zu erreichen, werden die Restriktionsendonukleasen in die verschiedenen molekularen Biologieprotokolle integriert. Zum Beispiel kann ein einzelnes Gen für die zukünftige Analyse erfasst und repliziert werden. Dieser Prozess wird als "Clon" als Gen bezeichnet.

Restriktionsfragmente Länge Polymorphismus (RFLP)

Restriktionsfragmente Länge Polymorphismen beziehen.

Dank der Spezifität der Enzyme ist jeder Organismus durch ein spezifisches Schneidemuster in der DNA gekennzeichnet, wodurch variable Längen Fragment verursacht.

Arten von Restriktionsendonukleasen

Historisch gesehen wurden die Endonukleasen Restriktion in drei Arten von Enzymen eingeteilt, die mit römischen Zahlen bezeichnet werden. In letzter Zeit wurde eine vierte Art von Endonuklease beschrieben.

Tippe I

Das wichtigste Merkmal von Endonukleasen vom Typ I I ist, dass es sich um Proteine ​​handelt, die von mehreren Untereinheiten gebildet werden. Jedes dieser Arbeit.

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Der Teil S ist für die Anerkennung der DNA -Restriktionsseite verantwortlich. Die Untereinheit R ist für Clivaje essentiell und M ist für die Katalyse der Methylierungsreaktion verantwortlich.

Es gibt vier Unterkategorien vom Typ I -Enzyme, die für die Buchstaben A, B, C und D bekannt sind, die üblicherweise verwendet werden. Diese Klassifizierung basiert auf genetischer Komplementation.

Typ -I -Enzyme waren die ersten Endonukleasen der Einschränkung, die entdeckt und gereinigt wurde. Am nützlichsten in der molekularen Biologie sind jedoch die vom Typ II, die im nächsten Abschnitt beschrieben werden.

Typ II

Typ -II -Restriktionendonukleasen erkennen spezifische DNA -Sequenzen und führen das Clivaje in einer konstanten Position in der Nähe einer Sequenz aus, die Phosphate 5 'und Hydroxils 3' erzeugt. Sie benötigen im Allgemeinen Magnesium -Ion -Cofaktoren (mg²⁺), Aber es gibt einige, die viele spezifischere Anforderungen haben.

Strukturell können sie als Monomere, Hochtöner oder sogar Tetramer erscheinen. Die rekombinante Technologie verwendet Endonukleasen vom Typ II und aus diesem Grund wurden mehr als 3500 Enzyme charakterisiert.

Typ III

Diese enzymatischen Systeme bestehen aus zwei Genen, genannt Mod Und Rindfleisch, Dieser Code für Untereinheiten, die DNA erkennen, und für Modifikationen oder Beschränkungen. Beide Sub -Nuts sind für die Einschränkung erforderlich, ein Prozess, der vollständig von der ATP -Hydrolyse abhängt.

Um das DNA -Molekül aufzuteilen, muss das Enzym mit zwei Kopien der nicht -palindromischen Erkennungssequenz interagieren, und die Stellen müssen sich in der Substrat umgekehrt befinden. Vor dem Kliven geht eine Translokation von DNA voraus.

Typ IV

In letzter Zeit wurde eine zusätzliche Gruppe identifiziert. Das System besteht aus zwei oder mehr Genen, die für Proteine ​​kodieren, die modifizierte DNA -Sequenzen nur aufspalten, unabhängig davon.

Zum Beispiel erkennt das Eckkmcrc -Enzym zwei Dyukleotide der allgemeinen RMC -Form; Ein Purin, gefolgt von einem methylierten Zytosin, das durch mehrere Basenpaare getrennt werden kann - von 40 bis fast 3000. Der Split dauert ungefähr 30 Basispaare nach dem Ort, an dem das Enzym erkennt.

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Endonukleas Typ V

Endonukleasen dieses Typs werden auch als Endonukleas bezeichnet. "Homing". Diese Enzyme erkennen und schneiden die DNA -Zielsequenz an einzigartigen Genomstellen von 14 bis 40 bp.

Matguns Diese Enzyme sind in Introns kodiert und es wird angenommen, dass ihre Funktion die horizontale Übertragung der Schnittsequenzen fördert. Nach dem Schnitt gibt es eine Reparatur des Bruchs im Doppel -DNA -Propeller basierend auf der komplementären Sequenz.

Beispiele

Die Endonuklease i von UND. coli Es fungiert als Verteidigungssystem gegen Phagen und Parasiten. Es liegt hauptsächlich zwischen der zytoplasmatischen Membran und der Zellwand. Es erzeugt zwei Bruch in der fremden DNA, mit der es im leistungsmischen Raum interagiert.

CRISPR-CAS-Endonukleasen sind Enzyme, die im Abwehrmechanismus vieler Bakterienarten wirken. Diese identifizieren und schneiden spezifische DNA -Sequenzen von Eindringorganismen, die im Allgemeinen Virus sind.

Kürzlich entdeckten Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) das CRISPR-Cas12BM-Genomausgabesystem mit hoher Genauigkeit für die Modifikation menschlicher Zellen.

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