Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.7: Рестрикційні ферменти

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5780

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Рестрикційні ферменти - це ДНК-ріжучі ферменти, що містяться в бактеріях (і заготовлені з них для використання). Оскільки вони розрізаються всередині молекули, їх часто називають рестрикційними ендонуклеазами. Щоб мати можливість послідовності ДНК, спочатку необхідно розрізати її на більш дрібні фрагменти. Багато ферментів, що перетравлюють ДНК (як ті, що знаходяться у вашій підшлунковій рідині), можуть це зробити, але більшість з них не використовують для послідовної роботи, оскільки вони скорочують кожну молекулу випадковим чином. При цьому виходить неоднорідна колекція фрагментів різного розміру. Необхідний спосіб розщеплення молекули ДНК на декількох точно розташованих ділянках, щоб утворився невеликий набір однорідних фрагментів. Засобами для цього є обмеження ендонуклеаз. Чим рідше сайт він розпізнає, тим менша кількість штук, вироблених за даними обмеженням ендонуклеази.

    альт
    Малюнок 5.7.1: Дайджест обмежень

    Рестрикційний фермент розпізнає і розрізає ДНК тільки при певній послідовності нуклеотидів. Наприклад, бактерія Hemophilus aegypticus виробляє фермент під назвою HaeIII, який розрізає ДНК всюди, де б вона не стикалася з послідовністю.

    5'GCC3'

    3'CCG5'

    альт
    Малюнок 5.7.2: Ферменти обмеження

    Розріз проводиться між сусідніми G і C. Ця конкретна послідовність відбувається в 11 місцях кругової молекули ДНК вірусу Φx174. Таким чином, обробка цієї ДНК ферментом виробляє 11 фрагментів, кожен з яких має точну довжину і нуклеотидну послідовність. Ці фрагменти можна відокремити один від одного і визначати послідовність кожного. HaeIII і AluI розрізають прямо поперек подвійної спіралі, виробляючи «тупі» кінці. Однак багато рестрикційних ферментів скорочуються в офсетному порядку. Кінці зрізу мають нависає шматок однониткового ДНК. Вони називаються «липкими кінцями», оскільки вони здатні утворювати пари основи з будь-якою молекулою ДНК, яка містить додатковий липкий кінець. Будь-яке інше джерело ДНК, оброблене тим же ферментом, буде виробляти такі молекули. Змішані разом, ці молекули можуть з'єднуватися один з одним шляхом сполучення основи між їх липкими кінцями. Союз може бути зроблений постійним іншим ферментом, ДНК-лігазою, яка утворює ковалентні зв'язки уздовж хребта кожної нитки. В результаті виходить молекула рекомбінантної ДНК (рДНК).

    Здатність виробляти рекомбінантні молекули ДНК не тільки зробила революцію в вивченні генетики, але заклала основу для більшої частини біотехнологічної галузі. Наявність людського інсуліну (для діабетиків), людського фактора VIII (для чоловіків з гемофілією А) та інших білків, що використовуються в терапії людини, стали можливими завдяки рекомбінантній ДНК.

    Штучні рестрикційні ферменти

    На додаток до безлічі природних рестрикційних ферментів, виділених з бактерій і архей, тепер можна синтезувати штучні рестрикційні ферменти, які розрізають ДНК в будь-якій бажаній послідовності. Приклади:

    • нуклеази цинкового пальця
    • Alens
    • Молекули РНК CRISPR