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1、本文格式为Word版，下载可任意编辑基因工程中常用的三种工具酶 一、限制性核酸内切酶（restriction endonuclease） 1定义：凡能识别和切割双链DNA分子内特定核苷酸序列的酶，也称为限制酶（restriction enzyme，RE）。 2类型：来自原核生物，有三种类型。 型：兼具甲基化修饰和ATP参与的核酸内切酶活性，随机切割。 型：大多能特异识别46个核苷酸序列（回文布局），最大识别序列为8个核苷酸，如SfiI、NotI；但有近10种型限制酶的识别序列为非回文布局，如SfaNI、MnlI等，型限制酶均可作为基因工程的工具酶。另有一些来源不同的限制酶的识别位点是一致的核苷
2、酸序列，将这类酶特称为同工异源酶（isoschizomers）或同裂酶。同工异源酶切割产生一致的末端；有一些同工异源酶对于切割位点上的甲基化碱基的敏感性有所区别，故可用来研究DNA甲基化作用，如SmaI和XmaI；HpaII和MspI；MboI和Sau3AI是成对的同工异源酶；其中HpaII和MspI是一对同工异源酶，其识别位点是CCGG。与同工异源酶对应的一类限制酶，它们虽然来源各异，识别序列也各不一致，但都产生出一致的粘性末端，称为同尾酶（isocaudamers）。常用的限制酶BamHI、BclI、BglII、Sau3AI和XhoII就是一组同尾酶，它们切割DNA之后都形成由GATC4个
3、核苷酸组成的粘性末端。显而易见，由同尾酶所产生的DNA片段，是能够通过其粘性末端之间的互补作用而彼此连接起来的，因此在基因克隆测验中很有用处。但务必指出，由两种同尾酶消化产生的粘性末端，重组之后所形成的序列布局再不能被原来的任何一种同尾酶所识别。 型：功能根本同型，但为特定位点切割。 三种限制酶的识别如下表所示： 型 型 型 DNA底物 dsDNA dsDNA dsDNA 辅佐因子 Mg2+,ATP,SAM Mg2+ Mg2+,ATP 识别序列 特异 特异 特异 切割位点 非特定（于识别序列前后1001000bp范围之内） 特定（切割于识别序列之中或近处，固定位点） 特定（切割点在识别序列后2
4、575bp处） 与甲基化作用的关系 内切酶蛋白同时具有甲基化酶的作用 酶蛋白不具有甲基化作用 内切酶蛋白同时具有甲基化酶的作用 3命名：第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写；其次、第三个字母是该细菌的种名，用小写；第四个字母代表株。另外用罗马数字代表同一菌株中不同限制酶的编号，现在常用来表示察觉的先后次序。如Hind是来自Haemophilus influenzae D（嗜血流感杆菌D株第三种限制酶）。 4切割位点和结果：限制酶位点在DNA链上是随机分布的，若识别位点为4bp，那么44（256）个核苷酸可遇一个切点。若为6bp，那么平均46（4096）个核苷酸才遇到一个切点。限制酶沿回文布
5、局的对称轴切开，那么产生平头末端（flush or blunt ends）如Bal。多数限制酶错位 切开dsDNA，产生5 or 3-单链互补依次，称为5 or 3-粘性末端（sticky or cohesive ends），如Hind、PstI。 5回响条件： 限制酶酶切回响的影响因素如下： （1）DNA的纯度 限制酶消化DNA的回响效率，在很大程度上取决于所使用的DNA本身的纯度。提取DNA时，蛋白质、RNA、酚、氯仿、乙醇、EDTA、SDS、高盐等都有可能抑制限制酶的活性。小量制备的DNA尤其会遇到这种问题。RNA一般不影响酶的回响速度，但它能和蛋白质发生非特异性结合，从而裁减酶的有效浓
6、度。 少量蛋白质污染不影响酶活性，但假设是Dnase污染那么会导致DNA的降解，它可能来源于溶解DNA的试剂溶液或者酶解缓冲液的组分。由于Dnase的活性需要有Mg2+的存在，而在DNA的储存缓冲液中含有二价金属离子螯合剂EDTA，一般用1mmol/L EDTA溶液（TE）溶解DNA，在保存DNA的过程中由于是低温，Dnase不会有活性，一旦将DNA参与回响体系，EDTA的浓度降低，在37温度下回响时，Dnase的活性就会发挥出来。混杂的结合蛋白那么与DNA结合，不仅会封闭酶的识别序列影响酶解，而且形成的DNA蛋白复合物将干扰DNA的电泳行为。要制止发生这种处境，唯一的手段就是使用高纯度的DN
7、A。为了提高限制酶对低纯度DNA的回响效率，一般采用如下4种措施： 增加限制酶的用量，平均每微克底物DNA可高达10单位甚至更多。 增加酶回响体系的体积，以使潜在的抑制物被相应的稀释。 延长酶解回响的保温时间。 向回响体系中添加亚精胺（spermidine）（终浓度为12.5mmol/L），亚精胺与负电性的杂质结合。留神，亚精胺在4时会沉淀DNA，因此最好在回响已经保温数分钟后再参与。 DNA本身假设降解了，便无法挽救。但有时DNA纯度很好，不存在上面所述的问题，酶解效果不好就可能有两种理由，一是DNA没有溶解充分，参与回响体系的DNA比计算的量多得多，使回响体系粘度太大，影响了酶分子的分散或
8、酶用量相对缺乏；二是DNA用量虽不过量但由于混合不平匀，也会影响酶解效果。 （2）识别序列的甲基化程度限制酶是原核生物限制修饰体系的组成片面，因此，识别序列中特定核苷酸的甲基化作用，便会猛烈影响酶的活性。通常从大肠杆菌宿主细胞中分开出的质粒DNA，都混有dam甲基化酶及dcm甲基化酶，前者催化GATC序列中的A甲基化；后者催化CCA/TGG序列中的C甲基化。因此，在基因克隆中要使用失去了甲基化酶的大肠杆菌菌株制备质粒DNA。 （3）酶切回响的温度不同的限制酶，具有不同的最适温度，而且彼此之间有相当大的变动范围。大多数限制酶的最适温度在37，但有大量例外的处境，如Sma是25；Mae45、Bcl
9、50、Mae55、Bst60、Taq65等等。 （4）DNA的分子布局 DNA分子的不同构型对限制酶的活性也有很大影响。某些限制酶切割超螺旋的质粒DNA或病毒DNA所需要的酶量，要比消化线性DNA高出大量倍，最高可达20倍。还有一些限制酶切割不同部位的酶切位点，其效率有明显的区别。 （5）酶解缓冲液各组分的影响 使用不适合的酶解缓冲液，常是导致酶解效果不好的理由。缓冲液要崭新配制，各种离子及其浓度要切实，pH要调准。在回响条件不恰当时，某些限制酶会展现“星号”活性，即它们不再严格遵循从识别序列酶解DNA，而会在其他的序列切断DNA，如EcoR，其“星号”活性表现在它自AATT序列处切断DNA。
10、 Tris-HCl缓冲液是对比梦想的限制酶回响缓冲体系，在pH7.48.0有较大的缓冲容量。 Mg2+是酶的激活剂，终浓度一般需在5mmol/L以上，假设回响体系中存在螯合剂（如EDTA和枸橼酸），游离Mg2+的浓度会裁减，使酶活性下降。当Mg2+被其他二价金属离子（如Mn2+、Co2+或Zn2+）取代时，不仅会影响酶的活性还会变更酶的识别特异性。 回响体系中的NaCl仅供给确定的离子强度。不同的酶要求不同的NaCl浓度。个别的酶需要其他的离子，如Sma十足需要K+，Pst更易被NH+4激活。 大片面缓冲体系中含二巯基乙醇（BSH，110mmol/L）或二硫苏糖醇（DTT，1mmol/L）。参
11、与巯基化合物的目的是为了去除一些能与巯基去回响的化合物对酶的抑制。但不是全体的酶都需要添加巯基化合物，如EcoR、Hind等；而BamH、Ava、Pvu和Sma非要巯基化合物不成。不需要者可省去，需要者那么应崭新配制。 回响体系中的牛血清白蛋白（BSA）或白明胶是用来稳定酶活性的。当回响体系中蛋白浓度低于20ug/l时，有些酶就会极不稳定。参与BSA后，不仅可裁减蛋白的降解，而且还能减轻非特异吸附造成的酶蛋白损失。但所用的BSA纯度较高，不含Dnase。用白明胶可代替BSA。但过量的BSA也会与DNA结合而影响DNA的电泳分开。 水的质量不容忽略，所用的水理应是无离子及有机化合物的玻璃器皿重蒸
12、水，去离子水也能得志要求。 （6）酶活性限制酶的单位：在限定条件下，1小时消化1g DNA所需的酶量为1单位。这是最为重要的。比活较低的酶，因参与的酶溶液体积大，常有甘油浓度太高的问题，为了制止甘油浓度高于5%，回响体系体积较大，对下步的电泳操作带来不便。此外，某些酶由于保存时间长，活性降低（以至失活），或者反复取用受到污染或暴露于室温时间太久，也会导致酶活性降低。因此在举行重要样品酶解前最好测定酶活性的强弱，以免损失样品。 二、T4 DNA连接酶（T4 DNA ligase） 从T4噬菌体感染的大肠杆菌中分开的。能催化两个DNA片段的3-OH和5-磷酸形成3,5-磷酸二酯键，将两个片段连接成为一个共价结合的DNA分子。 三、逆转录酶（reverse transcriptase） 又称凭借RNA的DNA聚合酶（RNA dependent DNA polymerase，RDDP）。属于多功能性酶。 1RDDP：以mRNA为模板，以带3-OH的DNA片段为引物合成cDNA。 2外切RNA酶活性：底物是RNA-DNA杂化分子中的RNA链。从RNA链5-端外切者称为53 外切RNA酶；从RNA链3-端外切者称为35 外切RNA酶，也称RNA酶H。 3凭借DNA的DNA聚合酶：以单链DNA为模板，以带3-OH的DNA片段为引物，从53 方向合成dsDNA。 原文地址: 8
