從內切酶中發現了一種限制性內切酶 30多年前,當人們在對噬菌體的宿主特異性的限制-修飾現象進行研究時,發現了限制性內切酶。細菌可以抵御新病毒的入侵,而這種"限制"病毒生存的辦法則可歸功于細胞內部可摧毀外源DNA的限制性內切酶。*被發現的限制性內切酶包括來源于大腸桿菌的EcoR I和EcoR II,以及來源于Heamophilus influenzae的Hind II和Hind III。這些酶可在特定位點切開DNA,產生可體外連接的基因片段。
研究者很快發現內切酶是研究限制性內切酶的主要功能是保護細菌不受噬菌體的感染,這一觀點已被人們廣泛接受。它們作為微生物免疫機制的一部分行使其功能。當一個沒有限制性內切酶的細菌被病毒感染時,大部分病毒顆粒都能成功地進行感染。然而一個有限制性內切酶的同種細菌被成功感染的比率顯著下降。出現更多的限制性內切酶將會起到多重保護作用;而一個擁有4到5種各自獨立的限制性內切酶將會使細胞堅不可摧。
限制性內切酶常常伴隨一到兩種修飾酶(甲基化酶)出現。后者的作用是保護細胞自身的DNA不被限制性內切酶破壞。修飾酶識別的位點與相應的限制性內切酶相同,但只甲基化每條鏈中的一個堿基,而不是切開DNA鏈。限制性內切酶識別位點處的甲基基團伸入到雙螺旋的大溝中去,阻礙了限制性內切酶的作用。這樣,限制性內切酶和它的"搭檔"--甲基化酶一起就構成了限制-修飾(R-M)系統。在一些R-M系統中,限制性內切酶和修飾酶是兩種不同的蛋白,它們各自獨立行使自己的功能;而在另一些系統中,兩種功能由同一種限制-修飾酶的不同亞基,或是同一亞基的不同結構域來執行。
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