限制性内切核酸酶

(restriction endonuclease)能在特定位点上切断双链 DNA 分子的内切核酸酶,是 60 年代末期以后陆续在细菌中发现的。酶所作用的位点通常含4~6 个碱基对,而且具有回文对称结构特征,即以对称轴为中心,正读和倒读的序列均相同。这可能是细菌的防御手段。因为限制性内切核酸酶可破坏进入细胞的异源 DNA(这现象叫做“限制”);而宿主 DNA 的酶作用位点通过甲基化作用得以避免受酶活性的影响。这个甲基化过程叫做“修饰”。在细菌中已发现两类限制-修饰系统。在第一类系统中,甲基化酶和限制酶结合在同一复杂的蛋白质上,此系统需要 ATP,专一性也较低。在第二类系统中, 甲基化酶和限制酶是分开的,反应不需 ATP,专一性极高。专一性高的限制性内切核酸酶有一些已经商品化,是测定 DNA 序列和制定基因图谱的有力工具,也可应用于基因工程中的基因重组工作。下表中列出某些限制性内切核酸酶的识别位点,这些位点的序列都是对称的,围绕对称轴旋转 180°其序列不变。有的酶切口是交错的,产生能互补的“粘端”。具有相同粘端的 DNA 片段容易因“互补配对”而连接在一起,有的酶切口是平齐的,产生整齐的“平端”。经技术处理后,也可将平端改造成粘端,用于基因工程中目的基因和载体的连接。

某些限制性内切核酸酶的专一性

限制和修饰部位

来源

生产平端HindII

5 ’— G — T — Py — Pu — A — C — 3 ’

3 ’— C — A — Pu — Py — A — C — 5 ’

流感嗜血菌

Hpa Ⅰ

5 ’— G — T — T — A — A — C — 3 ’

3 ’— C — A — A — T — T — G — 5 ’

副流感嗜血菌

产生粘端EcoRI

5 ’— G — A — A — T — T — C — 3 ’

3 ’— C — A — A — T — T — G — 5 ’

大肠杆菌

EcoR Ⅱ 5 ’— N — C — C — N — G — G — N — 3 ’

3 ’— N — G — G — N — C — C — N — 5 ’

大肠杆菌

Hind Ⅲ

5 ’— A — A — G — C — T — T — 3 ’

3 ’— T — T — C — G — A — A — 5 ’

流感嗜血菌