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:
Размножение,
рост и индивидуальное развитие организмов
Размножение — это свойство организмов производить потомство или способность организмов к самовоспроизведению. Являясь важнейшим свойством живого, размножение обеспечивает непрерывность жизни, продолжение видов
Процесс размножения исключи ...
Отдел лесоаграрного освоения аридных территорий
Основным направлением исследований отдела является разработка способов выращивания лесных насаждений различного назначения на песках и песчаных землях аридных и семиаридных районов с целью вовлечения их в хозяйственный оборот, а также спо ...
Сложные возрастные структуры
Можно указать несколько случаев, когда более сложные и, следовательно, более реалистические возрастные структуры удается описать с помощью модели Маккендрика фон Фёрстера и ее обобщения. Мы не будем предпринимать попыток решить соответств ...