Рестриктазы
РЕСТРИКТАЗЫ (эндодезоксирибонуклеазы
рестрикции), ферменты класса гидролаз, катализирующие гидролиз фос-фодиэфирных
связей чужеродных ДНК в большинстве про-кариотических (бактерии и синезеленые
водоросли) и нек-рых др. организмах и выполняющие тем самым "иммунную"
ф-цию.
Распознавание чужеродной
ДНК осуществляется в специ-фич. нуклеотидных последовательностях (сайтах), к-рые
в собственной ДНК клетки "отмечены" благодаря модификации (чаще
всего метилированию) спец. ферментами (напр., метилазами); иногда такой модифицирующей
активностью обладают и сами рестриктазы.
По принятой номенклатуре
рестриктазы обычно обозначают сокращенным назв. их продуцента, в к-ром первая буква-начальная
буква назв. рода, две следующие-начальные буквы назв. вида и последующие - обозначение
штамма и номера выделенной из него рестриктазы, напр.: HindIII—третья рестриктаза из Наето-philus
influenzae d.
Рестриктазы подразделяют на 3 класса.
К первому классу принадлежат ферменты (напр., ЕсоК из Escherichia coli К12),
узнающие специфич. последовательность сайта, но разрывающие нить ДНК в произвольной
точке (по-видимому, после образования комплекса с ДНК фермент неспецифически
взаимод. с удаленной областью ДНК или передвигается вдоль нити ДНК). Ко второму
классу принадлежат ферменты (напр., EcoRI), расщепляющие ДНК в строго определенной
точке но отношению к сайту узнавания. К третьему классу относят ферменты промежут.
типа (напр., EcoPI), разрывающие нить ДНК в неск. точках на разном удалении
от сайта узнавания.
Наиб. значение имеют рестриктазы
второго класса, широко применяемые в генетической инженерии и при установлении
структуры ДНК. Эти ферменты (мол. масса, рН оптим. каталитич. активности и рI
значительно варьируют в зависимости от источника) расщепляют обе нити ДНК. При
этом разрыв осуществляет иногда одна молекула рестриктазы в обеих нитях, иногда-две молекулы
фермента (каждая атакует лишь одну нить, как, напр., EcoRI). В большинстве случаев
3', 5'-фосфодиэфирные связи в ДНК расщепляются с образованием 5'-фосфатов на
месте разрыва молекулы (см. Нуклеиновые кислоты), лишь немногие
рестриктазы (напр., Nсil) образуют фрагменты с 3'-фосфатными группами. Все рестриктазы второго
класса-Mg2+-зависимые ферменты. Для нек-рых рестриктаз (напр., EcoRI) установлена
первичная структура.
Расщепление ДНК происходит
обычно в пределах сайта узнавания, редко-на определенном расстоянии от него.
При этом образуются фрагменты ДНК либо с ровными (тупыми) концами, либо с выступающими
(липкими) 5'- или З'-концами (см. рис.). Рестриктазы с одинаковыми сайтами узнавания
наз. изошизомерами.
Схема расщепления ДНК разными
рестриктазами: А, С, G и Т-соотв. дезок-сиаденозин, дезоксицитидин, дезоксигуанозин
и дезокситимидин; N-любой дезоксинуклеозид, ферменты; 1-HalIII, 2-EcoI, 3-BglI,
4-HgaI.
Применение рестриктаз второго класса
позволяет вырезать из ДНК определенные фрагменты, а также встраивать их в заданные
места векторных молекул ДНК, т. е. направленно конструировать молекулы с новой
генетич. информацией.
Лит.: Корнбсрг А.,
Синтез ДНК, пер. с англ., М., 1977, с. 298-305; Баев А. А., Таняшин В.И., Федор
И., в сб.: Итоги науки и техники, сер. Молекулярная биология, т. 12, ч. 1. Генетическая
инженерия, М., 1979; Kessler Оh, Neumaier P.S, Wolf W., "Gene",
1985, v. 33, № 1, p. 1-102.
А.И.Гуревич.