能夠?qū)⒕酆塑账徭湹牧姿岫ユI切斷的酶,稱為核酸酶。核酸酶屬于水解酶,作用于磷酸二酯鍵的P-O位置。
核酸酶是在核酸分解的第一步中,作用于水解核苷酸之間的磷酸二酯鍵的一種核酸。在高等動植物中都有作用于磷酸二酯鍵的。
不同來源的核酸酶,其專一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于RNA,稱為核糖核酸酶(RNase),有些核酸酶只能作用于DNA,稱為脫氧核糖核酸酶(DNase),有些核酸酶專一性較低,既能作用于RNA也能作用于DNA,因此統(tǒng)稱為核酸酶(nuclease)。根據(jù)核酸酶作用的位置不同,又可將核酸酶分為核酸外切酶(exonuclease)和核酸內(nèi)切酶(endonuclease)。
分類介紹
核酸外切酶
有些核酸酶能從DNA或RNA鏈的一端逐個水解下單核苷酸,所以稱為核酸外切酶。只作用于DNA的核酸外切酶稱為脫氧核糖核酸外切酶,只作用于RNA的核酸外切酶稱為核糖核酸外切酶;也有一些核酸外切酶可以作用于DNA或RNA。核酸外切酶從3′端開始逐個水解核苷酸,稱為3′→5′外切酶,例如,蛇毒磷酸二酯酶即是一種3′→5′外切酶,水解產(chǎn)物為5′核苷酸;核酸外切酶從5′端開始逐個水解核苷酸,稱為5′→3′外切酶,例如:牛脾磷酸二酯酶即是一種5′→3′外切酶,水解產(chǎn)物為3′核苷酸。
核酸內(nèi)切酶
核酸內(nèi)切酶催化水解多核苷酸內(nèi)部的磷酸二酯鍵。有些核酸內(nèi)切酶僅水解5′磷酸二酯鍵,把磷酸基團留在3′位置上,稱為5′-內(nèi)切酶;而有些僅水解3′-磷酸二酯鍵,把磷酸基團留在5′位置上,稱為3′-內(nèi)切酶。還有一些核酸內(nèi)切酶對磷酸酯鍵一側(cè)的堿基有專一要求,例如胰臟核糖核酸酶(RNaseA)即是一種高度專一性核酸內(nèi)切酶,它作用于由嘧啶核苷酸C‘3處的羥基與下一個核苷酸C5’處的磷酸形成的3‘,5’-磷酸二脂鍵,產(chǎn)物為以3′嘧啶核苷酸結(jié)尾的低聚核苷酸和以5’核苷酸開頭的低聚核苷酸。
發(fā)展歷史
20世紀(jì)70年代,在細(xì)菌中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一類核酸內(nèi)切酶,能專一性地識別并水解雙鏈DNA上的特異核苷酸順序,稱為限制性核酸內(nèi)切酶(restriction endonuclease,簡稱限制酶)。當(dāng)外源DNA侵入細(xì)菌后,限制性內(nèi)切酶可將其水解切成片段,從而限制了外源DNA在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的表達,而細(xì)菌本身的DNA由于在該特異核苷酸順序處被甲基化酶修飾,不被水解,從而得到保護。
限制性核酸內(nèi)切酶的研究和應(yīng)用發(fā)展很快,已提純的限制性核酸內(nèi)切酶有100多種,許多已成為基因工程研究中必不.可少的工具酶。
限制性核酸內(nèi)切酶可被分成三種類型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP,全酶中的部分亞基有通過在特殊堿基上補加甲基基團對DNA進行化學(xué)修飾的活性。
Ⅰ型和Ⅲ型酶具有限制和修飾兩種作用,而特異性弱,切割位點的序列不固定,不已知,不宜用于基因克隆中。
Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修飾DNA,能在所識別的特殊核苷酸順序內(nèi)或附近切割DNA。因此,被廣泛用于DNA分子克隆和序列測定。
本質(zhì)研究
關(guān)于網(wǎng)上描述核酸酶的本質(zhì)是RNA,有一定誤區(qū)。
首先,核酸酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。
1,如圖1是核酸酶的三級結(jié)構(gòu)??梢钥闯龊怂崦甘怯砂被岷铣傻摹?/div>
2,從發(fā)展歷史.上看:
RNA的催化作用是在1985年Cech等人對四膜蟲rRNA自我剪接機制地深入研究時發(fā)現(xiàn)的。而基因工程在1980年就成功做成.第一只轉(zhuǎn)基因動物(小鼠)。也就說1980年就已經(jīng)用核酸酶來切割DNA獲取目的基因了,而RNA類酶(核酶)的催化作用是在1985年才發(fā)現(xiàn)并提出來的。
請注意區(qū)分核酶(Ribozyme,有生物催化功能的RNA)和核酸酶(RNAse/DNAse,水解核酸的酶)