Эндонуклеазы типа II. Рестриктирующие эндонуклеазы типа II являются основным инструментом при конструировании рекомбинантных молекул ДНК и при анализе структуры ДНК. Эти ферменты способны узнавать специфические короткие нуклеотидные последовательности и связываться с ними, но в отличие от эндонуклеаз типов I и III они производят двухцепочечные разрезы по специфическим фосфодиэфирным связям либо в пределах самого сайта узнавания, либо на вполне определенном небольшом расстоянии от него. Один и тот же фермент разрезает данную молекулу ДНК с образованием одинаковых наборов фрагментов. Длина фрагментов определяется расстоянием между специфическими последовательностями, узнаваемыми этим ферментом. Ферменты типа II гидролизуют фосфодиэфирные связи между 3'-гидроксильной группой и фосфатом, в результате чего образуется 5'-фосфомоноэфирная группа с одной стороны от разрыва и 3'-гидроксильная группа – с другой. TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT
Сайт узнавания и разрезания для рестриктирующей эндонуклеазы Eco RI. Разрезание происходит в два этапа: сначала гидролизуется одна цепь, потом – другая. При обычных условиях продуктами реакции являются два дуплексных фрагмента с комплементарными одноцепочечными концами. В условиях, способствующих стабилизации водородных связей между четырьмя нуклеотидами из разных цепей, фрагменты могут реассоциировать.
б. Типичная рестриктирующая эндонуклеаза типа II
Эндонуклеаза Eco RI. Широко используемая рестриктирующая эндонуклаза Eco RI разрезает ДНК в тех местах, где встречается последовательность 5'-GAATTC‑3'. Как и в случае других рестриктирующих эндонуклеаз типа II, эта последовательность является палиндромом, т.е. в обеих цепях точно напротив друг друга находятся одинаковые последовательности, читаемые в направлении 5'–>3'. Eco RI гидролизует фосфодиэфирные связи между остатками G и А в каждой цепи. Поскольку эндонуклеаза Eco RI разрезает обе цепи в том месте, где встречается палиндромная последовательность 5'-GAATTC‑3', молекула ДНК разрезается на характерный для нее набор фрагментов.
Липкие концы. Эндонуклеаза Eco RI производит ступенчатые двухцепочечные разрезы, при этом у образующихся фрагментов ДНК на концах образуются короткие комплементарные одноцепочечные хвосты из четырех оснований – 5'-ААТТ‑3'. В зависимости от ионной силы раствора и температуры эти комплементарные хвосты либо остаются спаренными, либо денатурируют, и тогда образуются отдельные фрагменты с короткими одноцепочечными выступами на 5'-концах. При соответствующих условиях комплементарные хвосты воссоединяются. Одноцепочечные концы, образующиеся при расщеплении ДНК эндонуклеазой Eco RI, получили название липких, поскольку они способны спариваться друг с другом. Важным следствием образования ступенчатых разрывов является то, что фрагменты, получающиеся в результате обработки эндонуклеазой Eco RI двух разных ДНК, могут соединяться с помощью липких концов. При этом различия, затрагивающие двухцепочечные спиральные сегменты указанных ДНК, на процесс соединения не влияют.
Фермент. В отличие от рестриктирующих эндонуклеаз типов I и III ферменты типа II, подобные Eco RI, не катализируют метилирования. Метилазную активность проявляет другой белок. Активная эндонуклеаза Eco RI представляет собой димер, состоящий из двух идентичных полипептидных цепей с мол. массой 31000. Исходя из гомодимерной структуры можно было бы ожидать, что фермент будет действовать симметрично на идентичные последовательности двух частей сайта узнавания и разрезать обе цепи одновременно. Однако на самом деле гидролиз происходит последовательно.
Белок взаимодействует с участком около десяти пар оснований; шесть из них находятся в пределах сайта узнавания, остальные являются фланкирующими. Именно эти фланкирующие последовательности, по-видимому, определяют выбор цепи, которая будет разрезана первой. Кроме того, фланкирующие пары оснований влияют на общую скорость разрезания в данном сайте узнавания, так что в разных сайтах одной молекулы ДНК гидролиз осуществляется с разной скоростью. Были получены кристаллы комплекса Eco RI и олигонуклеотида 5'-TCGCGAATTCGCG‑3' и проведен их рентгеноструктурный анализ. Это позволило в деталях выяснить способ взаимодействия данного фермента и ДНК. Было установлено, что между двумя остатками аргинина и одним глутаматом, с одной стороны, и парами оснований в сайте узнавания ‑ с другой, образуются водородные связи, в результате чего происходит частичное раскручивание В-ДНК. О свойствах других рестриктирующих эндонуклеаз типа II известно значительно меньше, но, по-видимому, они аналогичны свойствам Eco RI.
Статьи и публикации:
Характеристика семейства астровых (сложноцветные). Четыре типа цветков. Наиболее
распространенные растения из этого семейства: кормовые, сорные, ядовитые,
декоративные, лекарственные
А́стровые
(лат. Asteráceae), или Сложноцве́тные
(лат. Compósitae) — одно из самых больших семейств двудольных растений; включает около 25 тысяч видов (относящихся к 900—1000 родам), распространённых по всему земн ...
Какими свойствами обладают продольные и поперечные
волны? Почему свет проявляет свойства и волны и частицы?
В физике мы имеем дело с волнами различной природы: механическими, электромагнитными и т.д. Несмотря на отличия, эти волны имеют много общих черт. Волны, рассматриваемый параметр которых (смещение молекул, механическое напряжение, и т.д.) ...
Расщепление ДНК рестрицирующими нуклеазами
Для защиты от молекул чужеродных ДНК, способных проникнуть в клетку и вызвать ее трансформацию, многие бактерии вырабатывают ферменты рестрицирующие нуклеазы,
способные разрушить чужеродную ДНК. Каждый такой фермент опознает в ДНК специф ...