分子克隆的常用工具酶(组图)
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限制和修饰现象在上个世纪中期被人们所发现,到 2005年1月,已经发现4342 种限制酶和甲基化酶,其中限制酶有3681 种。限制性内切酶有特定的识别位点和切割位点,切割后可产生平末端或粘性末端。酶切有标准的反应体系,受末端长度的影响,有位点偏爱性,在极端非标准条件下会产生星星活性。通过酶切连接可以增减酶切位点,酶切位点在基因组中的分布是不均匀的。大肠杆菌有三种甲基化酶和三种依赖于甲基化的限制系统。
甲基化对限制酶切影响。基因操作常用的 DNA 聚合酶有大肠杆菌 DNA 聚合酶Ⅰ,T4、T7 DNA 聚合酶以及末端转移酶。为满足工作需要,还开发有 Klenow DNA 聚合酶,耐热 DNA 聚合酶以及反转录酶。除限制修饰酶和聚合酶以外,基因操作中还用到很多重要的酶,包括:连接酶、T4 多核苷酸激酶、碱性磷酸酶、核酸酶、琼脂糖酶、蛋白酶、溶菌酶以及一些 DNA 结合蛋白。
限制性核酸内切:能在特异位点(酶切位点)上催化双链DNA分子的断裂,产生相应的限制性DNA片段。
存在于细菌体内。
切割不同来源的DNA分子将产生特征性限制性酶切图谱,具有重大应用价值(“分子手术刀”)。
一、限制酶概念提出的背景
20世纪30年代,微生物学家发现,微生物的噬菌体不能交叉感染,如E coli K株的噬菌体只能感染E coli K株,不能感染其他株,反之亦然。这种现象称为“限制现象”。
1962年,W.Arber提出一个假设来解释上述现象。他认为这是细菌中有2种以上功能不同的酶,一种是核酸内切酶,能识别并切断外来DNA分子的某些部位,使外来DNA失去活性,限制外来噬菌体的繁殖,把这类酶称为限制性核酸内切酶。
能识别并切断外来DNA分子的某些部位,使外来DNA失去活性,限制外来噬菌体的繁殖,把这类酶称为限制性核酸内切酶。
限制性核酸内切酶的分类
根据其识别和切割序列的特性、催化条件及修饰活性等,一般将限制酶分为I,Ⅱ,Ⅲ 三大类。
I 类:不适用于基因工程。只在肠道菌中发现。
Ⅱ类:基因工程的工具酶。
Ⅲ类:切割位点不在识别位点,一般离识别位点25 bp~27 bp,对分子克隆操作亦无实用意义。
限制性核酸内切酶的命名原则
限制酶的命名是采用Smith和Athens提议的方案,即名称的第个1字母取自它来源细菌属名的第1个字母,大写;第2,3二个字母取自它来源细菌的种名的头2个字母,小写;如果它的来源菌还有株系,则有第4个字母;最后用大写罗马数字,代表同一菌株中不同限制酶的编号。前三个字母用斜体表示。
如Hind Ⅲ代表从流感噬血杆菌(Haemophilus influenzac) d株中分离到的第3个限制酶。
Ⅱ类限制性核酸内切酶
1 一般性状
分子质量为60 ku,单链多肽,最适pH为6~8;
NaCl有抑制作用,能被Mg2 激活,巯基有保护作用,
对热不稳定,通常是溶于含有50%甘油的缓冲液中贮存于–20℃环境下。取出使用时必须立即置于冰浴中。
2 识别序列
它对底物要求有特异的序列,通常的识别序列是4 bp ~6bp,有些则为7bp~8bp,甚或多于8bp。
多数限制酶的识别序列为回纹结构,在识别序列内或其附近水解DNA链中的磷酸二酯键。
3 酶切切口
有些酶在识别序列内的对称轴上切割,其切割产物具平头末端;
很多限制酶不能精确地在2个对称轴部位切割,而在识别序列2条链对应位上错位切割,切割产物有些形成5’-突出的粘性末端, 另一些为3’-突出的粘性末端。这些粘性末端的任何一侧都能和另一末端互补配对,使任何含有该识别序列的DNA分子都能和另一个含相同识别序列的DNA分子容易地连接成新的重组分子。
4.贮存与应用
限制酶对热不稳定,贮存于-20℃。