Funkcie, typy a príklady endonukleas

Ten endonukleas Sú to enzýmy, ktoré prerezávajú fosfodiérové ​​väzby umiestnené vo vnútri nukleotidového reťazca. Miesta obmedzenia endonukleánov sú veľmi rozmanité. Niektoré z týchto enzýmov rezané na DNA (kyselina deoxyribonukleová, náš genetický materiál) takmer kdekoľvek, to znamená, že sú nešpecifické.

Naopak, existuje ďalšia skupina endonukleánov, ktoré sú v regióne alebo sekvencii veľmi špecifické, že sa rozdelia. Táto skupina enzýmov je známa ako reštrikčné enzýmy a sú veľmi užitočné v molekulárnej biológii. V tejto skupine máme dobre známe enzýmy BM HI, Eco RI a Alu I.

Endonukleázy rezané interne na DNA.
Zdroj: Pixabay.com

Na rozdiel od endonukleánov existujú aj ďalšie typy katalytických proteínov - exonukleázy - ktoré sú zodpovedné za prelomenie fosfodiérového spojenia na konci reťazca.

[TOC]

Reštrikčné endonukleázy

Reštrikčné alebo reštrikčné enzýmy sú katalytické proteíny, ktoré sú zodpovedné za rozdelenie fosfodiesterových väzieb vo vnútri reťazca DNA vo veľmi špecifických sekvenciách.

Tieto enzýmy je možné získať vo viacerých biotechnologických spoločnostiach a ich použitie je takmer nevyhnutné v rámci súčasných techník manipulácie s DNA.

Reštrikčné endonukleázy sú pomenované pomocou prvých písmen binomického vedeckého názvu organizmu, z ktorého pochádzajú, nasledované napätím (toto je voliteľné) a končí skupinou reštrikčných enzýmov, do ktorých patria, do ktorého patria. Napríklad Bam HI a Eco RI sa veľmi používajú endonukleas.

Oblasť DNA, ktorú enzým rozpoznáva, sa nazýva reštrikčné miesto a je typická pre každú endonukleázu, hoci niekoľko enzýmov sa môže zhodovať v reštrikčných miestach. Táto stránka je všeobecne.

Palindromické sekvencie sú sekvencie, ktoré, aj keď sú čítané v 5 'až 3' alebo 3 'až 5', sú identické. Napríklad v prípade Eco RI je palindromická sekvencia: GAATTC a CTTAAG.

Funkcie a aplikácie reštrikčných endonuklov

Našťastie pre molekulárnych biológov sa baktérie v priebehu evolúcie vyvinuli séria reštrikčných endonukleánov, ktoré interne fragmentovo genetický materiál.

Môže vám slúžiť: Aký je metabolizmus živých bytostí?

V prírode sa tieto enzýmy vyvinuli - pravdepodobne - ako systém ochrany bakteriálnej ochrany proti invázii cudzích molekúl DNA, ako sú napríklad z fágov.

Aby sa rozlišovali medzi ich vlastným a cudzí genetický materiál, tieto reštrikčné endonukleázy môžu rozpoznať špecifické nukleotidové sekvencie. DNA, ktorá nemá túto sekvenciu, teda môže byť bez porúch vo vnútri baktérií.

Naopak, keď endonukleáza rozpoznáva miesto obmedzenia, pripojí sa k DNA a zníži ju.

Biológovia majú záujem študovať genetický materiál živých bytostí. DNA je však tvorená z niekoľkých miliónov párov dĺžkových báz. Tieto molekuly sú extrémne dlhé a mali by sa analyzovať v malých fragmentoch.

Na splnenie tohto cieľa sú reštrikčné endonukleázy integrované do rôznych protokolov molekulárnej biológie. Napríklad individuálny gén môže byť zachytený a replikovaný pre budúcu analýzu. Tento proces sa nazýva „klon“ gen.

Polymorfizmus reštrikčných fragmentov (RFLP)

Polymorfizmy reštrikčných fragmentov sa vzťahujú na vzorec špecifických nukleotidových sekvencií v DNA, že reštrikčné endonukleázy sú schopné rozpoznať a rezať.

Vďaka špecifickosti enzýmov je každý organizmus charakterizovaný špecifickým rezacím vzorom v DNA, čo spôsobuje fragment premenných dĺžok.

Typy endonukleánov obmedzení

Z historického hľadiska boli obmedzené endonukleázy klasifikované do troch typov enzýmov, označených s rímskymi číslami. V poslednej dobe bol opísaný štvrtý typ endonukleázy.

Typ i

Najdôležitejšou črtou endonukleáz typu I je, že sú to proteíny tvorené niekoľkými podjednotkami. Každý z týchto funguje ako jeden proteínový komplex a zvyčajne má dve podjednotky nazývané r, dve ma s.

Môže vám slúžiť: Post -translačné úpravy

Časť S je zodpovedná za uznanie miesta obmedzenia DNA. Podundita r je medzitým nevyhnutná pre Clivaje a M je zodpovedný za katalyzovanie metylačnej reakcie.

Existujú štyri podkategórie enzýmov typu I, známe pre písmená A, B, C a D, ktoré sa bežne používajú. Táto klasifikácia je založená na genetickej komplementácii.

Enzýmy typu I boli prvými endonukleámi obmedzenia, ktoré sa majú objaviť a vyčistiť. Najužitočnejšími v molekulárnej biológii sú však typu II, ktoré budú opísané v nasledujúcej časti.

Typ typu II

Reštrikčné endonukleázy typu II rozpoznávajú špecifické DNA sekvencie a vykonávajú klimaje v konštantnej polohe blízko sekvencie, ktorá produkuje fosfáty 5 'a hydroxils 3' '. Všeobecne vyžadujú kofaktory iónov horčíka (mg²⁺), Ale existujú niektoré, ktoré majú oveľa konkrétnejšie požiadavky.

Štrukturálne sa môžu javiť ako monoméry, výškové výšky alebo dokonca tetraméry. Rekombinantná technológia používa endonukleázy typu II, a preto bolo charakterizovaných viac ako 3500 enzýmov.

Typ III

Tieto enzymatické systémy sa skladajú z dvoch génov, ktoré sa nazývajú Mód a hovädzie mäso, Tento kód pre podjednotky, ktoré rozpoznávajú DNA, a pre úpravy alebo obmedzenia. Obidve podsuzy sú potrebné na obmedzenie, proces úplne závislý od hydrolýzy ATP.

Aby bola schopná rozdeliť molekulu DNA, enzým musí interagovať s dvoma kópiami ne -plaindromickej rozpoznávacej sekvencie a miesta musia byť v spätnej orientácii v substráte. Kivovaciemu kresliu predchádza translokácia DNA.

Typ IV

V poslednej dobe bola identifikovaná ďalšia skupina. Systém sa skladá z dvoch alebo viacerých génov, ktoré kódujú proteíny, ktoré rozdeľujú iba modifikované sekvencie DNA, či už metylované, hydroxymetylované alebo hydrometylizované glukozyl.

Napríklad enzým ECKKMCRC rozpoznáva dva dyukleotidy všeobecnej formy RMC; Purín nasledovaný metylovaným cytozínom, ktorý sa môže oddeliť niekoľkými pármi báz - od 40 do takmer 3000. Rozdelenie trvá asi 30 párov báz po mieste, ktoré enzým rozpoznáva.

Môže vám slúžiť: Druhy predstavené na Galapágových ostrovoch

Endonucleas Typ V

Endonukleázy tohto typu sú tiež známe ako endonukleas “Navádzanie„. Tieto enzýmy rozpoznávajú a znižujú cieľovú sekvenciu DNA na jedinečných miestach genómu od 14 do 40 bp.

MATGUNS Tieto enzýmy sú kódované v intrónoch a verí sa, že ich funkciou je podporovať horizontálny prenos sekvencií Cut Sekvencie. Po rezaní je oprava prasknutia v dvojitej vrtule DNA na základe doplnkovej sekvencie.

Príklady

Endonukleáza i z A. coli Pôsobí ako obranný systém proti fágom a parazitom. Nachádza sa hlavne medzi cytoplazmatickou membránou a bunkovou stenou. Vytvára dve prestávky v cudzej DNA, s ktorou interaguje v permplapsmickom priestore.

Endonukleázy typu CRISPR-CAS sú enzýmy, ktoré pôsobia v obrannom mechanizme mnohých typov baktérií. Tieto identifikujú a prerezávajú špecifické DNA sekvencie inváznych organizmov, ktoré sú vo všeobecnosti vírusom.

Vedci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) nedávno objavili systém genomickej edície CRISPR-CAS12BM s vysokou presnosťou na modifikáciu ľudských buniek.

Odkazy

1. Burrell, m. M. (Ed.). (1993). Enzýmy molekulárnej biológie. Totowa, NJ: Human Press.
2. Loenen, W. Do., Dryden, D. Tón., Raleight, e. Do., & Wilson, G. G. (2013). Enzýmy reštrikcie typu I a ich príbuzní. Výskum nukleových kyselín, 42(1), 20-44.
3. Murray, P. R., Rosenthal, K. Siež., & Pfaller, m. Do. (2017). Lekárska mikrobiológia+ študenti v španielčine+ StudentConsult. Elsevier Health Sciences.
4. Nathans, D., & Smith, h. Ani. (1975). Reštrikčné endonukleázy v analýze a reštrukturalizácii molekúl DNA. Ročné preskúmanie biochémie, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, a., Fuxreiter, m., Pingoud, v., & Wende, w. (2005). Reštrikčné endonukleázy typu II: Štruktúra a mechanizmus. Bunkové a molekulárne životné vedy, 62(6), 685.