限制酶(英語:restriction enzyme)又稱限制內切酶或限制性內切酶,全稱限制性內切核酸酶,是一種能將雙股DNA切開的酶。它的切割方法是將醣類分子與磷酸之間的鍵結切斷,進而於兩條DNA鏈上各產生一個切口,且不破壞核苷酸與鹼基。切割形式有兩種,分別是可產生具有突出單股DNA的黏狀末端,以及末端平整無凸起的平滑末端。由於斷開的DNA片段可由另一種稱為DNA連接酶的酶黏合,因此染色體或DNA上不同的限制片段,得以經由作用而結合在一起。
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限制酶在分子生物學與(遺傳工程)領域有廣泛的應用,此類酶最早發現於某些品系的(大腸桿菌)體內,這些品系能夠「限制」(噬菌體)對其感染,因此得名。科學家認為限制酶是細菌所演化出來對抗病毒感染,並幫助將已殖入的病毒序列移除的機制。是(限制修飾系統)的一部分。約翰霍普金斯大學的(丹尼爾·那森斯)、(漢彌爾頓·史密斯)與伯克利加州大學的(沃納·亞伯)因為限制酶的發現及研究,而共同獲得1978年的諾貝爾生理學或醫學獎。此酶最早的應用之一,是用來將胰島素基因轉殖到大腸桿菌,使其具備生產人類胰島素的能力。
命名
限制酶的命名是根據細菌種類而定,以EcoRI為例:
E | Escherichia | (屬) |
co | coli | (種) |
R | RY13 | (品系) |
I | 首先發現 | 在此類細菌中發現的順序 |
類型
根據限制酶的結構,輔因子的需求切位與作用方式,可將限制酶分為三種類型,分別是第一型(Type I)、第二型(Type II)及第三型(Type III)。
第一型限制酶
同時具有修飾及限制性切割的作用;另有识别DNA上特定鹼基序列的能力,通常其切割位距離识别位点可達數千個鹼基之遠,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
只具有限制性切割的作用,修飾作用由其他酶進行。所识别的位置多為短的;所剪切的鹼基序列通常即為所识别的序列。是遺傳工程上,實用性較高的限制酶種類。例如:EcoRI、HindIII。
第三型限制酶
與第一型限制酶類似,同時具有修飾及识别切割的作用。可识别短的不對稱序列,切割位與识别序列約距24-26個鹼基對,并不能准确定位切割位点,所以并不常用。例如:EcoPI、HinfIII。
例子
名称 | 來源 | 识别序列 | 切割位点 |
---|---|---|---|
EcoRI | (Escherichia coli) | 5'GAATTC 3'CTTAAG | 5'---G AATTC---3' 3'---CTTAA G---5' |
BamHI | 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' |
5'GCGGCCGC 3'CGCCGGCG | 5'---GC GGCCGC---3' 3'---CGCCGG CG---5' | ||
(Haemophilus influenzae) | 5'GANTC 3'CTNAG | 5'---G ANTC---3' 3'---CTNA G---5' | |
(Staphylococcus aureus) | 5'GATC 3'CTAG | 5'--- GATC---3' 3'---CTAG ---3' | |
5'CAGCTG 3'GTCGAC | 5'---CAG CTG---3' 3'---GTC GAC---5' | ||
(Serratia marcescens) | 5'CCCGGG 3'GGGCCC | 5'---CCC GGG---3' 3'---GGG CCC---5' | |
5'GGCC 3'CCGG | 5'---GG CC---3' 3'---CC GG---5' | ||
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' |
5'GGTACC 3'CCATGG | 5'---GGTAC C---3' 3'---C CATGG---5' | ||
PstI | 5'CTGCAG 3'GACGTC | 5'---CTGCA G---3' 3'---G ACGTC---5' | |
5'GAGCTC 3'CTCGAG | 5'---GAGCT C---3' 3'---C TCGAG---5' | ||
5'GTCGAC 3'CAGCTG | 5'---G TCGAC---3' 3'---CAGCT G---5' | ||
5'GCATGC 3'CGTACG | 5'---G CATGC---3' 3'---CGTAC G---5' | ||
XbaI | 5'TCTAGA 3'AGATCT | 5'---T CTAGA---3' 3'---AGATC T---5' | |
* = 平滑末端(blunt ends) |
參考文獻
外部連結
- 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
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