Fungsi dan jenis Endonukleas



itu endonuklease adalah enzim yang memotong ikatan fosfodiester yang terletak di dalam rantai nukleotida. Situs restriksi endonucleases sangat bervariasi. Beberapa enzim ini memotong DNA (asam deoksiribonukleat, bahan genetik kita) hampir di mana saja, yaitu, mereka tidak spesifik.

Sebaliknya, ada kelompok endonuklease lain yang sangat spesifik di wilayah atau urutan yang akan mereka potong. Kelompok enzim ini dikenal sebagai enzim restriksi, dan mereka sangat berguna dalam biologi molekuler. Dalam grup ini kami memiliki enzim yang dikenal Bam HI, Eco RI dan Alu I.

Berlawanan dengan endonukleas, ada jenis lain dari protein katalitik - exonuklease - yang bertanggung jawab untuk memutus hubungan fosfodiester pada akhir rantai.

Indeks

  • 1 Pembatasan endonuklease
  • 2 Fungsi dan aplikasi endonucle pembatasan
    • 2.1 Pembatasan polimorfisme panjang fragmen (RFLP)
  • 3 Jenis restriksi endonuklease
    • 3.1 Tipe I
    • 3.2 Tipe II
    • 3.3 Tipe III
    • 3.4 Tipe IV
  • 4 Referensi

Pembatasan endonuklease

Enzim restriksi endonuklease atau restriksi adalah protein katalitik yang bertanggung jawab untuk mengikat ikatan fosfodiester di dalam rantai DNA dalam urutan yang sangat spesifik.

Enzim-enzim ini dapat diperoleh di banyak perusahaan bioteknologi dan penggunaannya hampir tidak dapat dipisahkan dalam teknik manipulasi DNA saat ini..

Endonucleases restriksi dinamai dengan menggunakan huruf pertama dari nama ilmiah binomial organisme tempat mereka berasal, diikuti oleh strain (ini opsional) dan diakhiri dengan kelompok enzim restriksi tempat mereka berasal. Sebagai contoh, Bam HI dan Eco RI adalah endonucleases yang banyak digunakan.

Daerah DNA yang dikenali enzim disebut situs restriksi dan unik untuk setiap endonuklease, meskipun beberapa enzim mungkin bertepatan di lokasi restriksi. Situs ini umumnya terdiri dari urutan palindromik pendek sekitar 4 hingga 6 pasangan basa, seperti AGCT (untuk Alu I) dan GAATTC untuk Eco RI.

Urutan palindrom adalah urutan yang, meskipun membaca dalam arah 5 'ke 3' atau 3 'ke 5', adalah identik. Misalnya, dalam kasus Eco RI, urutan palindrom adalah: GAATTC dan CTTAAG.

Fungsi dan aplikasi endonucle pembatasan

Untungnya bagi para ahli biologi molekuler, bakteri telah berkembang dalam serangkaian evolusi serangkaian endonuklease yang secara internal memecah materi genetik..

Di alam, enzim ini telah berevolusi - mungkin - sebagai sistem perlindungan bakteri terhadap invasi molekul DNA asing, seperti yang berasal dari fag.

Untuk membedakan antara bahan genetik asing dan asing, pembatasan endonuklease ini dapat mengenali urutan nukleotida tertentu. Dengan demikian, DNA yang tidak memiliki urutan ini dapat tidak terganggu di dalam bakteri.

Sebaliknya, ketika endonuklease mengenali situs restriksi, ia mengikat ke DNA dan memotongnya.

Ahli biologi tertarik mempelajari bahan genetik makhluk hidup. Namun, DNA terdiri dari beberapa juta pasangan basa. Molekul-molekul ini sangat panjang dan harus dianalisis dalam fragmen kecil.

Untuk memenuhi tujuan ini, restriksi endonukleas diintegrasikan ke dalam berbagai protokol biologi molekuler. Sebagai contoh, suatu gen individu dapat ditangkap dan direplikasi untuk analisis masa depan. Proses ini disebut "kloning" gen.

Polimorfisme panjang fragmen restriksi (RFLP)

Polimorfisme panjang fragmen restriksi mengacu pada pola sekuens nukleotida spesifik dalam DNA yang dapat dikenali dan dipotong oleh restriksi endonuklease..

Berkat spesifisitas enzim, masing-masing organisme dicirikan oleh pola potongan spesifik dalam DNA, berasal fragmen panjang variabel.

Jenis restriksi endonuklease

Secara historis, restriksi endonuklease telah diklasifikasikan menjadi tiga jenis enzim, yang ditunjuk dengan angka Romawi. Akhir-akhir ini, jenis endonuklease keempat telah dijelaskan.

Tipe I

Karakteristik paling penting dari endonukleas tipe I adalah bahwa mereka adalah protein yang dibentuk oleh beberapa subunit. Masing-masing berfungsi sebagai kompleks protein tunggal dan biasanya memiliki dua subunit yang disebut R, dua M dan satu S.

Bagian S bertanggung jawab atas pengakuan tempat restriksi dalam DNA. Subunit R, di sisi lain, sangat penting untuk pembelahan dan M bertanggung jawab untuk mengkatalisasi reaksi metilasi.

Ada empat subkategori enzim tipe I, yang dikenal dengan huruf A, B, C dan D, yang umum digunakan. Klasifikasi ini didasarkan pada komplemen genetik.

Enzim tipe I adalah endonuklease restriksi pertama yang ditemukan dan dimurnikan. Namun, yang paling berguna dalam biologi molekuler adalah yang dari tipe II yang akan dijelaskan pada bagian selanjutnya.

Tipe II

Endonucleases restriksi tipe II mengenali sekuens DNA spesifik dan melakukan pembelahan pada posisi konstan dekat sekuens yang menghasilkan 5 'fosfat dan hidroksil 3'. Ion magnesium biasanya dibutuhkan sebagai kofaktor (Mg2+), tetapi ada beberapa yang memiliki persyaratan yang jauh lebih spesifik.

Secara struktural, mereka dapat muncul sebagai monomer, dimer atau bahkan tetramer. Teknologi rekombinan menggunakan endonuklease tipe II dan untuk alasan ini lebih dari 3.500 enzim telah dikarakterisasi.

Tipe III

Sistem enzim ini terdiri dari dua gen, yang disebut mod dan res, kode untuk subunit yang mengenali DNA dan untuk modifikasi atau pembatasan. Kedua subunit tersebut diperlukan untuk pembatasan, suatu proses yang sepenuhnya tergantung pada hidrolisis ATP.

Untuk membelah molekul DNA, enzim harus berinteraksi dengan dua salinan dari urutan pengenalan non-palindromik dan situs harus dalam orientasi terbalik pada substrat. Pembelahan didahului dengan translokasi DNA.

Tipe IV

Grup tambahan telah diidentifikasi akhir-akhir ini. Sistem ini terdiri dari dua atau lebih gen yang mengkode protein yang hanya memecah sekuens DNA yang dimodifikasi, baik itu termetilasi, glikosil terhidroksimetilasi atau terhidroksilasi.

Sebagai contoh, enzim EckKMcrBC mengenali dua dinukleotida dari bentuk umum RmC; purin diikuti oleh sitosin teretilasi, yang dapat dipisahkan oleh beberapa pasangan basa - dari 40 hingga hampir 3000. Pembelahan terjadi sekitar 30 pasangan basa setelah situs yang dikenali oleh enzim.

Referensi

  1. Burrell, M. M. (Ed.). (1993). Enzim biologi molekuler. Totowa, NJ: Humana Press.
  2. Loenen, W. A., Dryden, D. T., Raleigh, E. A., & Wilson, G. G. (2013). Enzim restriksi tipe I dan kerabatnya. Penelitian asam nukleat, 42(1), 20-44.
  3. Murray, P.R., Rosenthal, K.S., & Pfaller, M.A. (2017). Mikrobiologi Medis + StudentConsult di Spanyol + StudentConsult. Ilmu Kesehatan Elsevier.
  4. Nathans, D., & Smith, H. O. (1975). Restriksi endonuklease dalam analisis dan restrukturisasi molekul DNA. Ulasan tahunan biokimia, 44(1), 273-293.
  5. Pingoud, A., Fuxreiter, M., Pingoud, V., & Wende, W. (2005). Jenis restriksi endonuklease: struktur dan mekanisme. Ilmu kehidupan sel dan molekuler, 62(6), 685.