معرفی آنزیم محدود کننده

آنزیم محدود کننده، یک توالی نوکلئوتیدی کوتاه و خاص را می شناسد و DNA را تنها در آن مکان خاص، که به عنوان سایت محدودیت یا دنباله هدف شناخته می شود، قطع می کند. بیش از ۴۰۰ نوع آنزیم محدود کننده از باکتریهای تولید کننده آنها جدا شده اند.

در باکتریهای زنده ، اندونوکلئازهای محدود کننده از سلول در برابر باکتریوفاژهای ویروسی محافظت می کنند. محل های محدود کننده در ژنوم ویروسی توسط اندونوکلئازهای محدود کننده باکتری بریده می شوند، قطعه قطعه می شوند و از بین می روند.

DNA یک باکتری از آنزیم های محدود کننده خود مصون است، حتی اگر دنباله های هدف به طور معمول توسط آنها هدف قرار گیرد به این دلیل است که توالی های مورد هدف برش در باکتری بسیار متیله شده اند و باعث می شود که آنزیم آن را تشخیص ندهد.

هنگامی که یک آنزیم برشی یک توالی را قطع می کند ، “انتهای چسبنده” بسیار واکنش پذیر روی DNA شکسته ایجاد می کند که در بیوتکنولوژی مفید است! با برش DNA وکتور با همان آنزیم های محدود کننده مورد استفاده برای برش DNA هدف ، “انتهای چسبنده” مکمل ایجاد می شود. این باعث وارد شدن DNA هدف در وکتور می شود.

هویت آنزیم های محدود کننده

آنزیم های محدود کننده برای ارگانیسم هایی که از آنها برای اولین بار جدا شده اند نامگذاری شده است. مثلا EcoRI از جدایه E. coli RY13 جدا شده است.
اکو به جنس و گونه ها اشاره می کند (حرف اول جنس ؛ دو حرف اول حروف خاص) R سویه E. coli است  و I (عدد رومی) نشان می دهد که آنزیم اول آن نوع جدا شده از E. coli RY13 بود. BamHI از سویه H باسیلوس amyloliquefaciens جدا شده است Sau3A از استافیلوکوکوس اورئوس ۳A جدا شده است و غیره

برخی از اندونوکلئازهای محدود کننده همچنین DNA را به صورت انتهایی “صاف” (بدون دمهای تک رشته ای) قطع می کنند ، که می تواند از طریق عمل لیگاز DNA در DNA هدف قرار گیرد. DNA لیگاز انتخابی نیست و نمی تواند تفاوت بین DNA خارجی و میزبان را بیان کند، و این امکان ایجاد DNA کیمریک – DNA را از دو منبع جداگانه فراهم می کند.

خلاصه …

• بیشتر اندونوکلئازهای محدود کننده مختص یک سایت محدود کننده هستند.
• سایت های محدودیت مهم نیست که DNA از کجا آمده است.
• تعداد برش در DNA ارگانیسم که توسط یک آنزیم محدود کننده خاص ساخته شده است ، با تعداد محل های محدود کننده اختصاصی برای آنزیم در DNA آن ارگانیسم تعیین می شود.
• قطعه ای از DNA تولید شده توسط یک جفت برش های مجاور ، یک FRAGMENT RESTRICTION نامیده می شود.
• یک آنزیم برشی خاص ، معمولاً DNA ارگانیسم را در بسیاری از قسمتها ، از چند هزار به بیش از یک میلیون کاهش می دهد!
• در مناطق محدود کننده حتی در یک گونه نیز تغییرات زیادی وجود دارد. اگرچه این تغییرات بیش از خود توالی پایه بیان فنوتیپی ندارند ، اما انواع را می توان “آلل” مولکولی در نظر گرفت و با تکنیک های توالی قابل شناسایی است. به همین ترتیب ، می توان از آنها در مطالعات نقشه برداری مشابه روش استفاده ژنهای واقعی با اثرات فنوتیپی شناخته شده استفاده کرد ، این “آللهای مولکولی” نوعی نشانگر  است.

۵'GAATTC

۳'CTTAAG

۵'---G     AATTC---3'

۳'---CTTAA     G---5'

۵'CCWGG

۳'GGWCC

۵'---     CCWGG---3'

۳'---GGWCC     ---5'

۵'GGATCC

۳'CCTAGG

۵'---G     GATCC---3'

۳'---CCTAG     G---5'

۵'AAGCTT

۳'TTCGAA

۵'---A     AGCTT---3'

۳'---TTCGA     A---5'

۵'TCGA

۳'AGCT

۵'---T   CGA---3'

۳'---AGC   T---5'

۵'GCGGCCGC

۳'CGCCGGCG

۵'---GC   GGCCGC---3'

۳'---CGCCGG   CG---5'

۵'GANTC

۳'CTNAG

۵'---G   ANTC---3'

۳'---CTNA   G---5'

۵'GATC

۳'CTAG

۵'---     GATC---3'

۳'---CTAG     ---5'

۵'CAGCTG

۳'GTCGAC

۵'---CAG  CTG---3'

۳'---GTC  GAC---5'

۵'CCCGGG

۳'GGGCCC

۵'---CCC  GGG---3'

۳'---GGG  CCC---5'

۵'GGCC

۳'CCGG

۵'---GG  CC---3'

۳'---CC  GG---5'

۵'GACGC

۳'CTGCG

۵'---NN  NN---3'

۳'---NN  NN---5'

۵'AGCT

۳'TCGA

۵'---AG  CT---3'

۳'---TC  GA---5'

۵'GATATC

۳'CTATAG

۵'---GAT  ATC---3'

۳'---CTA  TAG---5'

۵'CAGCAGN25NN

۳'GTCGTCN25NN

۵'---CAGCAGN25   NN---3'

۳'---GTCGTCN25NN   ---5'

۵'GGTACC

۳'CCATGG

۵'---GGTAC  C---3'

۳'---C  CATGG---5'

۵'CTGCAG

۳'GACGTC

۵'---CTGCA  G---3'

۳'---G  ACGTC---5'

۵'GAGCTC

۳'CTCGAG

۵'---GAGCT  C---3'

۳'---C  TCGAG---5'

۵'GTCGAC

۳'CAGCTG

۵'---G  TCGAC---3'

۳'---CAGCT  G---5'

۵'AGTACT

۳'TCATGA

۵'---AGT  ACT---3'

۳'---TCA  TGA---5'

۵'ACTAGT

۳'TGATCA

۵'---A  CTAGT---3'

۳'---TGATC  A---5'

۵'GCATGC

۳'CGTACG

۵'---GCATG  C---3'

۳'---C  GTACG---5'

۵'AGGCCT

۳'TCCGGA

۵'---AGG  CCT---3'

۳'---TCC  GGA---5'

۵'TCTAGA

۳'AGATCT

۵'---T  CTAGA---3'

۳'---AGATC  T---5'