Gamtoje, organizmai nuolat turi apsisaugoti nuo svetimų įsibrovėlių, net mikroskopiniu lygiu. Bakterijose yra grupė bakterijų fermentų, kurie veikia išardydami pašalinius DNR. Šis išardymo procesas vadinamas restrikcija, o fermentai, kurie vykdo šį procesą, yra vadinami restrikcijos fermentais.
Restrikcijos fermentai yra labai svarbūs rekombinantinės DNR technologijos. Restrikcijos fermentai buvo naudojami siekiant padėti gaminti vakcinas, farmacijos produktus, vabzdžiams atsparius augalus ir daugybę kitų produktų.
Pagrindiniai išvežamieji daiktai
- Restrikcijos fermentai ardo svetimą DNR, pjaustydami ją į fragmentus. Šis išardymo procesas vadinamas apribojimu.
- Rekombinantinės DNR technologija remiasi restrikcijos fermentais, kad gautų naujus genų derinius.
- Ląstelė apsaugo savo DNR nuo išardymo, pridedant metilo grupes procese, vadinamame modifikacija.
- DNR ligazė yra labai svarbus fermentas, padedantis kovalentiniais ryšiais sujungti DNR grandines.
Kas yra ribojimo fermentas?
Restrikcijos fermentai yra fermentų klasė, kuri DNR suskaido į fragmentus, remdamasi tam tikros nukleotidų sekos atpažinimu. Restrikcijos fermentai taip pat žinomi kaip restrikcijos endonukleazės.
Nors yra šimtai skirtingų restrikcijos fermentų, jie visi veikia vienodai. Kiekvienas fermentas turi tai, kas vadinama atpažinimo seka ar svetaine. Atpažinimo seka paprastai yra specifinė, trumpa nukleotidas seka DNR. Fermentai supjaustomi tam tikruose atpažįstamos sekos taškuose. Pavyzdžiui, restrikcijos fermentas gali atpažinti specifinę guanino, adenino, adenino, timino, timino, citozino seką. Kai tokia seka yra, fermentas gali nuosekliai išpjauti cukraus ir fosfato stuburą.
Bet jei restrikcijos fermentai pjaustomi remiantis tam tikra seka, kaip ląstelės, kaip bakterijos, apsaugo savo DNR nuo restrikcijos fermentų suskaidymo? Įprastoje kameroje metilo grupės (CH3) pridedami prie bazių seka, kad būtų išvengta atpažinimo iš restrikcijos fermentų. Šį procesą vykdo papildomi fermentai, atpažįstantys tą pačią nukleotidų bazių seką kaip ir restrikcijos fermentai. DNR metilinimas yra žinomas kaip modifikacija. Vykdydami modifikavimo ir ribojimo procesus, ląstelės gali iškirpti pašalinę DNR, keliančią pavojų ląstelei, išsaugant svarbią ląstelės DNR.
Remiantis dviguba DNR konfigūracija, atpažinimo sekos yra simetriškos skirtinguose stenduose, bet eina priešingomis kryptimis. Prisiminkite, kad DNR „kryptis“ nurodoma pagal anglies rūšį stygos gale. 5 'galas turi pritvirtintą fosfato grupę, o kitas 3' galas turi prijungtą hidroksilo grupę. Pavyzdžiui:
5 'pabaiga... guaninas, adeninas, adeninas, timinas, timinas, citozinas... - 3 'pabaiga
3 'pabaiga... citozinas, timinas, timinas, adeninas, adeninas, guaninas... - 5 'pabaiga
Jei, pavyzdžiui, restrikcijos fermentas dalijasi seka tarp guanino ir adenino, jis tai darytų su abiem sekomis, bet priešinguose galuose (nes antroji seka eina priešingai kryptis). Kadangi DNR yra supjaustyta abiem sruogomis, bus papildomi galai, galintys vandeniliškai jungtis vienas su kitu. Šie galai dažnai vadinami „lipniais galais“.
Kas yra DNR ligazė?
Lipnūs fragmentai, kuriuos gamina restrikcijos fermentai, yra naudingi laboratorijoje. Jie gali būti naudojami sujungti DNR fragmentus iš skirtingų šaltinių ir skirtingų organizmų. Fragmentai yra laikomi kartu vandenilio jungtys. Cheminiu požiūriu vandenilio ryšiai yra silpni atrakcionai ir nėra nuolatiniai. Tačiau naudojant kito tipo fermentus, jungtys gali būti ilgalaikės.
DNR ligazė yra labai svarbus fermentas, veikiantis tiek replikacija ir ląstelės DNR taisymas. Jis veikia padedant sujungti DNR grandines. Jis veikia katalizuodamas fosfodiesterinį ryšį. Ši jungtis yra a kovalentinis ryšys, daug stipresnis už minėtą vandenilio ryšį ir geba sulaikyti skirtingus fragmentus. Kai naudojami skirtingi šaltiniai, gauta rekombinantinė DNR turi naują genų derinį.
Apribojimo fermentų tipai
Yra keturios plačios restrikcijos fermentų kategorijos: I tipo fermentai, II tipo fermentai, III tipo fermentai ir IV tipo fermentai. Visi turi tą pačią pagrindinę funkciją, tačiau skirtingi tipai klasifikuojami pagal jų pripažinimą seka, kaip jie skaidosi, jų sudėtis ir jų reikalavimai medžiagai (poreikis ir rūšis) kofaktoriai). Paprastai I tipo fermentai DNR supjausto vietose, esančiose nuo atpažinimo sekos; II tipo supjaustyta DNR atpažinimo seka arba arti jos; III tipo supjaustyta DNR šalia atpažinimo sekų; ir IV tipas skaido metilinę DNR.
Šaltiniai
- „Biolabs“, Naujoji Anglija. „Restrikcijos endonukleazių tipai“. Naujosios Anglijos biolaukai: reagentai gyvybės mokslų pramonei, www.neb.com/products/restriction-endonucleases/restriction-endonucleases/types-of-restriction-endonucleases.
- Reece, Jane B. ir Neil A. Campbell. Campbello biologija. Benjaminas Cummingsas, 2011 m.