Fungsi, jenis, dan contoh endonucleas

Itu endonucleas Mereka adalah enzim yang memotong tautan phosphodiéster yang terletak di dalam rantai nukleotida. Situs pembatasan endonucleases sangat bervariasi. Beberapa enzim ini dipotong menjadi DNA (asam deoksiribonukleat, bahan genetik kita) hampir di mana saja, yaitu, mereka tidak spesifik.

Sebaliknya, ada kelompok endonucleases lain yang sangat spesifik di wilayah atau urutan yang akan mereka pisahkan. Kelompok enzim ini dikenal sebagai enzim restriksi, dan sangat berguna dalam biologi molekuler. Dalam kelompok ini kami memiliki enzim yang terkenal BM HI, Eco Ri dan Alu I.

Endonucleases dipotong secara internal ke DNA.
Sumber: Pixabay.com

Berlawanan dengan endonukleas, ada jenis lain dari protein katalitik - eksonukleas - yang bertanggung jawab untuk memecahkan tautan fosfodiéster di ujung rantai.

[TOC]

Pembatasan endonucleases

Pembatasan atau pembatasan enzim adalah protein katalitik yang bertanggung jawab untuk pemisahan hubungan fosfodiester di dalam rantai DNA dalam urutan yang sangat spesifik.

Enzim ini dapat diperoleh di berbagai perusahaan bioteknologi dan penggunaannya hampir sangat diperlukan dalam teknik penanganan DNA saat ini.

Pembatasan endonucleases dinamai menggunakan huruf pertama dari nama ilmiah binomial organisme dari mana mereka datang, diikuti oleh strain (ini adalah opsional) dan diakhiri dengan kelompok enzim restriksi yang menjadi milik mereka adalah milik mereka milik mereka milik mereka milik mereka milik mereka milik mereka milik mereka miliknya milik mereka milik mereka milik mereka milik mereka milik mereka milik mana mereka berada. Misalnya, Bam Hi dan Eco Ri sangat digunakan endonucleas.

Wilayah DNA yang diakui enzim disebut situs pembatasan dan khas dari setiap endonuklease, meskipun beberapa enzim dapat bertepatan di situs pembatasan. Situs ini umumnya.

Urutan palindromik adalah urutan yang, meskipun dibaca dalam 5 'hingga 3' atau 3 'hingga 5', identik. Misalnya, dalam kasus Eco Ri, urutan palindromik adalah: GAATTC dan CTTAAG.

Fungsi dan aplikasi endonucle pembatasan

Untungnya bagi ahli biologi molekuler, bakteri telah berkembang dalam perjalanan evolusi serangkaian pembatasan endonuklease yang secara internal membuat bahan genetik.

Dapat melayani Anda: apa metabolisme makhluk hidup?

Di alam, enzim ini telah berevolusi - mungkin - sebagai sistem perlindungan bakteri terhadap invasi molekul DNA asing, seperti yang dari fag.

Untuk membedakan antara materi genetik mereka sendiri dan asing, endonuklease pembatasan ini dapat mengenali sekuens nukleotida spesifik. Dengan demikian, DNA yang tidak memiliki urutan ini dapat tanpa gangguan di dalam bakteri.

Sebaliknya, ketika endonuclease mengenali situs pembatasan, ia bergabung dengan DNA dan memotongnya.

Ahli biologi tertarik untuk mempelajari bahan genetik makhluk hidup. Namun, DNA terbentuk dari beberapa juta pasang pangkalan panjang. Molekul -molekul ini sangat panjang dan harus dianalisis dalam fragmen kecil.

Untuk memenuhi tujuan ini, pembatasan endonuklease diintegrasikan ke dalam berbagai protokol biologi molekuler. Misalnya, gen individu dapat ditangkap dan direplikasi untuk analisis di masa depan. Proses ini disebut "klon" gen.

Polimorfisme Panjang Fragmen Pembatasan (RFLP)

Fragmen pembatasan panjang polimorfisme merujuk pada pola sekuens nukleotida spesifik dalam DNA yang restriksi endonuklease mampu mengenali dan memotong.

Berkat spesifisitas enzim, setiap organisme ditandai dengan pola pemotongan spesifik dalam DNA, menyebabkan fragmen panjang variabel.

Jenis pembatasan endonucleases

Secara historis, pembatasan endonuklease telah diklasifikasikan ke dalam tiga jenis enzim, yang ditunjuk dengan bilangan Romawi. Akhir -akhir ini, jenis endonuclease keempat telah dijelaskan.

Tipe I

Fitur terpenting dari endonuklease tipe I adalah bahwa mereka adalah protein yang dibentuk oleh beberapa subunit. Masing -masing berfungsi sebagai kompleks protein tunggal dan biasanya memiliki dua subunit yang disebut R, dua m dan satu S.

Dapat melayani Anda: post -modifikasi -translasi

Bagian S bertanggung jawab atas pengakuan situs pembatasan DNA. Subuniditas R, sementara itu, sangat penting untuk Clivaje dan M bertanggung jawab untuk mengkatalisasi reaksi metilasi.

Ada empat subkategori enzim tipe I, yang dikenal untuk huruf A, B, C dan D, yang biasa digunakan. Klasifikasi ini didasarkan pada komplemen genetik.

Enzim tipe I adalah endonuklease pembatasan pertama yang akan ditemukan dan dimurnikan. Namun, yang paling berguna dalam biologi molekuler adalah tipe II yang akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.

Tipe II

Endonuklease pembatasan tipe II mengenali sekuens DNA tertentu dan melaksanakan Clivaje dalam posisi konstan di dekat urutan yang menghasilkan fosfat 5 'dan hidroksil 3'. Mereka umumnya membutuhkan kofaktor ion magnesium (mg²⁺), Tetapi ada beberapa yang memiliki banyak persyaratan yang lebih spesifik.

Secara struktural, mereka dapat muncul sebagai monomer, tweeter atau bahkan tetramer. Teknologi rekombinan menggunakan endonuklease tipe II dan untuk alasan ini lebih dari 3500 enzim telah dikarakterisasi.

Tipe III

Sistem enzimatik ini terdiri dari dua gen, disebut Mod Dan daging sapi, Kode untuk subunit yang mengenali DNA dan untuk modifikasi atau pembatasan. Kedua sub -nuthe diperlukan untuk pembatasan, suatu proses yang sepenuhnya tergantung pada hidrolisis ATP.

Untuk dapat membagi molekul DNA, enzim harus berinteraksi dengan dua salinan dari urutan pengenalan non -palindromik dan situs harus dalam orientasi terbalik dalam substrat. Cliving didahului oleh translokasi DNA.

Tipe IV

Grup tambahan telah diidentifikasi belakangan ini. Sistem ini terdiri dari dua atau lebih gen yang mengkode protein yang hanya membagi urutan DNA yang dimodifikasi, baik yang dimetilasi, dihidroksimetilasi atau dihidromethyzy glukosil.

Misalnya, enzim Eckkmcrc mengenali dua dyucleotides dari bentuk RMC umum; Purin diikuti oleh sitosin teretilasi, yang dapat dipisahkan oleh beberapa pasangan basa - dari 40 hingga hampir 3000. Perpecahan membutuhkan sekitar 30 pasangan basa setelah situs yang diakui enzim.

Itu dapat melayani Anda: spesies yang diperkenalkan di Kepulauan Galapagos

Endonucleas Tipe V

Endonucleas dari jenis ini juga dikenal sebagai endonucleas "Kepulangan". Enzim ini mengenali dan memotong urutan target DNA di situs genom unik dari 14 hingga 40 bp.

Matgun Enzim ini diberi kode dalam intron dan diyakini bahwa fungsinya adalah untuk mempromosikan transfer horizontal dari urutan pemotongan. Setelah pemotongan ada perbaikan ruptur pada baling -baling DNA ganda berdasarkan urutan komplementer.

Contoh

Endonuclease i dari DAN. coli Itu bertindak sebagai sistem pertahanan melawan fag dan parasit. Terletak terutama di antara membran sitoplasma dan dinding sel. Itu menghasilkan dua istirahat tutup dalam DNA asing yang berinteraksi dalam ruang perplapsmic.

Endonuklease tipe CRISPR-CAS adalah enzim yang bertindak dalam mekanisme pertahanan banyak jenis bakteri. Ini mengidentifikasi dan memotong urutan DNA spesifik dari organisme yang menyerang, yang umumnya virus.

Baru-baru ini, para peneliti dari Massachusetts Institute of Technology (MIT) menemukan sistem edisi genomik CRISPR-CAS12BM dengan presisi tinggi untuk modifikasi sel manusia.

Referensi

1. Burrell, m. M. (Ed.). (1993). Enzim biologi molekuler. TOTAWA, NJ: Human Press.
2. Loenen, w. KE., Dryden, d. T., Raleight, e. KE., & Wilson, G. G. (2013). Enzim pembatasan tipe I dan kerabatnya. Penelitian Asam Nukleat, 42(1), 20-44.
3. Murray, hlm. R., Rosenthal, k. S., & Pfaller, M. KE. (2017). Mikrobiologi Medis+ StudentConsult dalam bahasa Spanyol+ StudentConsult. Ilmu Kesehatan Elsevier.
4. Nathans, d., & Smith, h. SALAH SATU. (1975). Pembatasan endonuklease dalam analisis dan restrukturisasi molekul DNA. Tinjauan Tahunan Biokimia, 44(1), 273-293.
5. Pingoud, a., Fuxreiter, m., Pingoud, v., & Wende, W. (2005). Endonuklease Pembatasan Tipe II: Struktur dan Mekanisme. Ilmu kehidupan seluler dan molekuler, 62(6), 685.