限制性核酸内切酶与DNA 连接酶
2007-07-01 15:51阅读:
1 、限制性核酸内切酶
限制性核酸内切酶( restriction endonuclease )或简称为限制性酶( restriction enzyme
)是指能识别双链 DNA 分子的特定序列,并在识别位点或其附近切割 DNA 的一类内切酶。在细菌细胞内限制性酶可以降解外源的 DNA
分子,而细菌 DNA 甲基化,可以避免本身 DNA 分子被酶降解。这是生物的保护机制。
限制性酶可分成三类: I 类酶 结合于识别位点并随机切割识别位点不远处的 DNA 。
III 类酶 在识别位点上切割 DNA
分子,然后从底物上解离。以上二类酶兼有切割和修饰(甲基化)的作用,并依赖于 ATP 的存在。 II
类酶
由二种酶组成,一种为限制性内切核酸酶,它切割某一特异的核苷酸序列;另一种为独立的甲基化酶,它修饰同一识别序列。至今已分离出 600
多种 II 类酶。限制性内切酶在分子克隆中得到广泛应用,是重组 DNA 的基础。
II 型限制酶的识别序列通常由 4-8 个碱基对组成,这些碱基对的序列呈回文结构(
palindromic structure ),旋转 180 o ,其序列顺序不变。所有限制酶切割 DNA 后,均产生 5' 磷酸基和
3' 羟基的末端。限制酶作用所产生的 DNA 片段有以下两种形式:① 具有粘性末端( cohesive end
),有些限制酶在识别序列上交错切割,结果形成的 DNA 限制片段具有粘性末端。例如, HindIII 切割结果形成 5'
单链突出的粘性末端,而 PstI 切割结果却形成 3' 单链突出的粘性末端。② 具有平末端 (blunt end)
,有些限制酶在识别序列的对称轴上切割,形成的 DNA 片段具有平末端。例如 Sma I
切割结果形成平末端。
Eco RI 的识别序列是: Sma I 的识别序列是:
5'- G _A A T T C – 3' 5' – C C C _G G G – 3'
3'- C T T A A_ G – 5' 3' –
G G G _C C C –5'
限制性核酸内切酶 Eco RI 的作用 ( 引自 The
National Health Museum, 1999 )
2 DNA 连接酶
将不同的 DNA 片段连接在一起的酶叫 DNA 连接酶。 DNA 连接酶主要来自 T 4
噬菌体和大肠杆菌。 DNA 连接酶催化两个双链 DNA 片段相邻的 5' 端磷酸与 3' 端羟基之间形成磷酸二酯键。它既能催化双链
DNA 中单链切口的封闭,也能催化两个双链 DNA 片段进行连接。 DNA 连接酶主要有两种:一种是 T 4 DNA
连接酶,另一种是大肠杆菌 DNA 连接酶。 T 4 DNA 连接酶由一条多肽链组成,相对分子量为 6 800Da
,通常催化粘性末端间的连接效率要比催化平末端连接效率为高。催化反应需要 Mg 2+ 和 ATP , ATP 作为反应的能量来源。 T
4 DNA 连接酶在基因工程操作中被广泛应用。大肠杆菌 DNA 连接酶的相对分子量为 7 500Da ,连接反应的能量来源是 NAD
+ ,此酶催化 DNA 连接反应与 T 4 DNA 连接酶大致相同,但不能催化 DNA 分子的平端连接。
体外 DNA 连接方法目前常用的三种:( 1
)用 T 4 或 E.coli DNA 连接酶可连接具有互补粘性末端的 DNA 片段;( 2 )用 T 4 DNA
连接酶连接具有平末端 DNA 片段;( 3 )先在 DNA
片段末端加上人工接头,使其形成粘性末端,然后再进行连接。