Příklady restrikčních enzymů 25+: Podrobná fakta

by

S pokrokem v biotechnologii se restrikční enzym stal nepostradatelným nástrojem pro technologii rekombinantní DNA.

Restrikční enzym známý také jako molekulární nůžky je místně specifická endonukleáza kódovaná bakteriemi a archaea. Tento článek obsahuje podrobná fakta o různých příkladech restrikčních enzymů.

Různé typy restrikčních enzymů:

Příklady restrikčního enzymu a jeho rozpoznávací místa jsou uvedeny níže.

EcoRI

Zdroj- Escherichia coli

Rozpoznávací sekvence – 5'-GAATTC-3′ 3'-CTTAAG-5′ ; lepkavé konce

příklad restrikčního enzymu
EcoRI od Wikipedia

EcoRII

Zdroj -Escherichia coli

Rozpoznávací sekvence - 5'-CCWGG-3' 3'-GGWCC-5'; lepkavé konce

příklad restrikčního enzymu
EcoRII Od Wikipedia

BamHI

Zdroj-Bacillus amyloliquefaciens

Rozpoznávací sekvence – 5'-GGATCC-3′ 3'-CCTAGG-5′: lepivé konce

příklad restrikčního enzymu
BamAhoj od Wikipedia

TaqI

Snaše –Thermus aquaticus

Rozpoznávací sekvence- 5' TCGA-3' 3'-AGCT-5′

ZadníIII

Zdroj - Haemophilus influenzae

Rozpoznávací sekvence – 5' AAGCTT-3′ 3'-TTCGAA -5′

příklad restrikčního enzymu
ZadníIII Od Wikipedia

nebo3AI

Zdroj - Staphylococcus aureus

Rozpoznávací sekvence - 5' GATC-3' 3'-CTAG-5';

NeI

Zdroj -Nocardia otitidis

Rozpoznávací sekvence – 5′-GCGGCCGC-3′ 3′-CGCCGGCG-5′

PvuII

Zdroj -Proteus vulgaris

Rozpoznávací sekvence – 5′-CAGCTG-3′ 3′-GTCGAC-5′

vyhledávatIII

Zdroj - Haemophilus aegyptius

Rozpoznávací sekvence- 5′ GGCC-3′ 3′-CCGG-5′

příklad restrikčního enzymu
vyhledávatIII Od Wikipedia

AluI

Zdroj - Arthrobacter luteus

Rozpoznávací sekvence- 5'-AGCT-3′ 3'-TCGA-5′

EcoRV

Zdroj - Escherichia coli

Rozpoznávací sekvence- 5′-GATATC- 3′ 3′-CTATAG- 5′

příklad restrikčního enzymu
EcoRV od Wikipedia

SůlI

ZdrojStreptomyces albus

Rozpoznávací sekvence – 5′ -GTCGAS-3′ 3′-CAGCTG -5′

ScaI

Streptomyces caespitosus

Rozpoznávací sekvence- 5′-AGTACT-3′ 3′-TCATGA-5′

SmaI

Zdroj Serratia marcescens

Rozpoznávací sekvence – 5′-CCCGGG-3′ 3′-GGGCCC-5′

HFI

Zdroj Haemophilus influenzae

Rozpoznávací sekvence- 5′-GANTC-3′ 3′-CTNAG-5′

vyhledávatIII

Zdroj Haemophilus aegyptius

Rozpoznávací sekvence- 5′-GGCC-3′ 3′- CCGG-5′

HgaI

Zdroj Haemophilus gallinarum

Rozpoznávací sekvence – 5'GACGC-3′ 3′-CTGCG-5′

EcoP15I

Zdroj Escherichia coli

Rozpoznávací sekvence- 5′-CAGCAGN25NN-3′ 3′-GTCGTCN25NN-5′

KpnI

Zdroj - Klebsiella pneumoniae

Rozpoznávací sekvence– 5'GGTACC-3′ 3′-CCATGG-5′

syknout na kohoI

Zdroj - Providencia stuartii

Rozpoznávací sekvence– 5′-CTGCAG-3′ 3′-GACGTC-5′

VakI

Zdroj - Streptomyces achromogenes

Rozpoznávací sekvence- 5′-GAGCTC-3′ 3′-CTCGAG-5′

SpeI

zdroj –Sphaerotilus natans

Rozpoznávací sekvence- 5′-ACTAGT-3′ 3′-TGATCA-5′

sphI

Zdroj - Streptomyces phaeochromogenes

Rozpoznávací sekvence- 5′-GCATGC-3′ 3′-CGTACG-5′

StuI

Zdroj- Streptomyces tubercidicus

Rozpoznávací sekvence- 5′-AGGCCT-3′ 3′-TCCGGA-5′

XbaI

Zdroj -Xanthomonas badrii

Rozpoznávací sekvence – 5′-TCTAGA-3′ 3′-AGATCT-5′

Restrikční enzymy štěpí vlákna DNA dvěma různými způsoby.

Nějaká restrikční endonukleáza štěpí DNA v místě stejný bod. Takový přímý řez v rámci rozpoznávacího místa vytváří tupé konce bez převislých konců. Tyto konce jsou často ligovány DNA enzymy ligázy. Příklady: PvuII, Haell, Alul.

Naproti tomu podstupuje druhá třída restrikčních endonukleáz stupňovitý řez což má za následek cdoplňkové jednovláknové převislé konce. Takové konce se nazývají lepkavé nebo soudržné konce. Příklady EcoRl, BamHl, Taql. Ty se často používají pro účely klonování v biotechnologiích.

příklad restrikčního enzymu
Restrikční enzym štěpí řetězec DNA dvěma různými způsoby

Typy restrikčních enzymů

Restrikční enzymy lze rozdělit do čtyř skupin v závislosti na složení, požadavcích typu kofaktorů, cílovém místě a poloze štěpení.

Typ I -

Tento typ restrikčních enzymů jsou multifunkční proteiny, které štěpí pouze jeden řetězec DNA náhodně i na vzdálených místech a také vystupuje methyláza činnosti. Cílová sekvence je dlouhá asi 15 bp a nespecificky se odštěpuje od rozpoznávacího místa. Pro katalytickou aktivitu to vyžaduje Mg2+, ATP a S-adenosyl – L-methionin. Příklady – EcoK, EcoB.

Typ II

Tato skupina zahrnuje většinu ortodoxních restrikčních enzymů, které se používají v rekombinantní DNA technology. Těchto enzymů je nejvíce stabilní endonukleázy které štěpí DNA na konkrétních místech. Takto generují žádoucí fragmenty DNA. Rozpoznávací sekvence jsou palindromické povahy of 4-8 bp a pro katalytickou aktivitu, pouze Mg2+ ionty jsou potřeba. Tyto enzymy mohou provádět nukleolytická aktivita pouze. Příklady – Hinfl, EcoRI, PvuII, Alul, Haell.

příklad restrikčního enzymu
Restrikční enzym typu II
(EcoRI v azurové a zelené barvě se dvěma ionty hořčíku v purpurové barvě) Od Wikipedia

Typ III

Tato skupina je střední typ mezi typem I a typem II. Délka rozpoznávací sekvence je 24-26 bp. Vyžadují obojí Mg2+ a ATP pro jejich aktivitu a štěpí sekvence DNA v těsné blízkosti cílových míst. Např. Hinf III, EcoP1.

Typ IV

Cílová DNA pro tuto skupinu je odlišná od ostatních typů. Uznává modifikované sekvence DNA jako methylované, hydroxy-methylovaný, a také glykosylované báze. Např. McrBC.

Nomenklatura restrikčních enzymů

Restrikční enzymy mají unikátní nomenklaturu. Každý enzym je pojmenován podle bakterie, ze které je izolován. Název obsahuje rod, druh a kmen bakterie.

Nomenklatura restrikčních enzymů se řídí vzorem

1. První velké písmeno je název rodu, ze kterého je bakterie objevena.

2. První dvě písmena jména druhu se píší za první iniciálou.

3. Dále je identifikován kmen, který je zapsán v dolním indexu.

4. Počet produkované enzymy bakterií.

5. Obecně mají všechny restrikční enzymy předponu s obecným symbolem R. To se používá k odlišení od methyláz, které se získávají ze stejných kmenů..

Příklad:  Název EcoRI

Význam zkratky

E                                                       Escherichia rodu

co                                                     coli druh

R                                                       kmen RY13

I První identifikované pořadí identifikace v bakterii

Co je to restrikční enzym?

Termín restrikční enzym byl odvozen ze studií bakteriofágů lambda, kde bylo pozorováno, že tyto bakteriální proteinové enzymy štěpí fágovou DNA a tím omezují aktivitu. The vlastní cílové stránky z bakteriální buňky jsou vysoce metylované tj. přidání methylových skupin k adenosinovým a cytosinovým bázím v rámci rozpoznávacích míst. Tato methylace chrání před štěpením.

Restrikční enzym je endonukleáza, která umožňuje místně specifické štěpení sekvence DNA. Tato místa se nazývají restrikční místa nebo rozpoznávací sekvence nebo cílová místa. Ty jsou obvykle syntetizovány bakteriemi pro obranné mechanismy proti napadajícím bakteriofágům. Mechanismus zahrnující methylaci spolu s aktivitou restrikčního enzymu tvoří systém restrikční modifikace.

příklad restrikčního enzymu
Palindromová sekvence Od Wikipedia

Řetězec DNA obsahuje dva řetězce. 5' konec-3' konec zobrazuje přední vlákno přičemž 3' konec – 5' konec se označuje jako a reverzní vlákno. Nejprve restrikční enzymy rozpoznávají specifické sekvence DNA a poté provedou dva řezy na každém řetězci sekvence DNA. Tato specifická sekvence se nazývá rozpoznávací místa. Sekvence rozpoznávaných míst jsou palindromové sekvence který čte totéž na dopředných a zpětných vláknech při čtení ve stejné orientaci. Rozpoznávací sekvence obvykle obsahují 4-8 nukleotidů, většinou palindromického charakteru.

Struktura restrikčního enzymu

Nejpohodlnější enzymy restrikční endonukleázy patří k enzym typu II.

Rozpoznávací místa jsou typicky krátká palindromická sekvence 4-8 bp a katalytická aktivita vyžaduje Mg2+ ionty. Skládá se ze dvou homodimerů, každý o molekulové hmotnosti 30 kDa, které rozpoznávají palindromické sekvence. Strukturální jádro těchto enzymů se skládá ze čtyř β-řetězců a jedné α-šroubovice. Pro tuto nukleolytickou aktivitu nevyžaduje hydrolýzu ATP.

Protože restrikční enzymy jsou cíleně specifické, 15-20 vodíkových vazeb se tvoří mezi dimery a báze cílového místa. Kromě vodíkových vazeb, Van der Waalsova interakce také probíhá. Díky těmto interakcím prochází enzym konformační změnou vedoucí k aktivaci katalytického centra restrikčního enzymu. Katalytické centrum obsahuje dva karboxyláty které jsou nezbytné pro vazbu kofaktoru Mg2+. Výsledkem katalýzy jsou DNA fragmenty s 5'-P a 3'-OH.

Shrnutí

Restrikční enzym je místně specifická endonukleáza, která štěpí řetězce DNA na specifických rozpoznávaných místech. Ty jsou syntetizovány bakteriemi jako součást jejich obranného mechanismu. Pro svou aktivitu některé vyžadují ionty hořčíku, zatímco jiné vyžadují ATP a S-adenosyl – L-methionin. Díky své nukleolytické aktivitě jsou tyto enzymy široce používány v technologii rekombinantní DNA.

Také čtení:

     

Zanechat komentář