限制酶
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[1]，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。[2]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，得以經由剪接作用而結合在一起。
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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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
[编辑]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迴文序列；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
[编辑]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
[编辑]| 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 | Bacillus amyloliquefaciens | 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' |
| NotI | Nocardia otitidis | 5'GCGGCCGC 3'CGCCGGCG | 5'---GC GGCCGC---3' 3'---CGCCGG CG---5' |
| HinfI | Haemophilus influenzae | 5'GANTC 3'CTNAG | 5'---G ANTC---3' 3'---CTNA G---5' |
| Sau3A | Staphylococcus aureus | 5'GATC 3'CTAG | 5'--- GATC---3' 3'---CTAG ---3' |
| PovII* | Proteus vulgaris | 5'CAGCTG 3'GTCGAC | 5'---CAG CTG---3' 3'---GTC GAC---5' |
| SmaI* | Serratia marcescens | 5'CCCGGG 3'GGGCCC | 5'---CCC GGG---3' 3'---GGG CCC---5' |
| HaeIII* | Haemophilus egytius | 5'GGCC 3'CCGG | 5'---GG CC---3' 3'---CC GG---5' |
| AluI* | Arthrobacter luteus | 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' |
| KpnI[3] | Klebsiella pneumonia | 5'GGTACC 3'CCATGG | 5'---GGTAC C---3' 3'---C CATGG---5' |
| PstI[3] | Providencia stuartii | 5'CTGCAG 3'GACGTC | 5'---CTGCA G---3' 3'---G ACGTC---5' |
| SacI[3] | Streptomyces achromogenes | 5'GAGCTC 3'CTCGAG | 5'---GAGCT C---3' 3'---C TCGAG---5' |
| SalI[3] | Streptomyces albue | 5'GTCGAC 3'CAGCTG | 5'---G TCGAC---3' 3'---CAGCT G---5' |
| SphI[3] | Streptomyces phaeochromogenes | 5'GCATGC 3'CGTACG | 5'---G CATGC---3' 3'---CGTAC G---5' |
| XbaI[3] | Xanthomonas badrii | 5'TCTAGA 3'AGATCT | 5'---T CTAGA---3' 3'---AGATC T---5' |
| * = 平滑末端（blunt ends） | |||
參考文獻
[编辑]外部連結
[编辑]- 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