آنزیم محدود کننده چیست؟

,

سایت ویستاژن در این مطلب به توضیح آنزم های محدود کننده پرداخته است. برگرفته شده از کتاب کلون سازی ژن های پروفسور براون.

آنزیم محدود کننده

پس از نمونه های خالص DNA گام بعدی در کلون سازی ژن ساختن مولکول DNA نوترکیب است برای تولید این مولکول نوترکیب باید حامل DNA کلون سازی در محل های خاصی بریده و با روش کنترل شده ای به هم وصل شوند برش و اتصال دو نمونه از روش های دستکاری DNA است .تقریبا تمام روش های دستکاری DNA با استفاده از آنزیم های خالص انجام می شوند . این آنزیم ها درون سلول در فرآیند های اساسی مانند همانندسازی و رونویسی DNA، شکستن DNA، ترمیم DNA جهش یافته و انجام نوترکیبی بین مولکول های DNA متفاوت عمل می کنند پس از خالص کردن آن ها از عصاره سلولی بسیاری از این آنزیم ها را می توان وادار کرد که واکنش های طبیعی خود یا مشابه آن را در شرایط آزمایشگاهی انجام دهند. اگرچه غالب این واکنش های آنزیمی واکنش های ساده ای  هستند ولی بیشتر آن ها با روش های معمول قابل انجام نیستند ،بنابراین آنزیم های خالص در مهندسی ژنتیک بسیار مهم هستند و صنعت بزرگی برای تهیه ، تعیین خصوصیات و فروش آن ها به وجود آمده است تولیدکنندگان تجاری آنزیم های با خلوص بالا ، خدمت مهمی به زیست شناسان مولکولی ارائه می دهند . مهندسی ژنتیک یکی از اهداف مهم تولید ژن یا فراورده آن به صورت انبوه است . به این منظور آن ها ژن را از جاندار جدا کرده و در یک جاندار ساده مانند باکتری تکثیر می دهند . برای جداکردن ژن اولیه از سلول باید از یک آنزیم برای برش آن استفاده کنیم . این آنزیم ، آنزیم محدود کننده نام دارد . آنزیم محدودکننده یا اندونوکلئاز مختص به پروکاریوت ها است . و بصورت یک عملکرد دفاعی دربرابر عوامل خارجی عمل می کند . این آنزیم ها به صورت اختصاصی عمل می کنند و هریک ناحیه ای خاص در DNA را شناسایی می کند و برش می دهند . این آنزیم ها به 4 گروه تقسیم می شوند. نوع ساختار ، جایگاه شناسایی ، چگونگی برش ویژگی هایی است که این 4 دسته را از هم متمایز می کند .

نوکلئاز ها : نوکلئازها با شکستن پیوند های فسفودی استر متصل کننده نوکلئوتید ها در رشته DNA،باعث تجزیه DNAمی شوند ، دو نوع مختلف نوکلئاز وجود دارد :

 اگزونوکلئاز : نوکلئوتید ها را یک به یک از انتهای مولکول DNAجدا می نمایند .

اندونوکلئاز : قادر به شکستن پیوند های فسفودی استر داخلی مولکول DNA هستند .  

تفاوت اصلی بین اگزونوکلئاز های مختلف ، تعداد رشته هایی است که هنگام عمل بر مولکول دو رشته ای ، تجزیه می کنند برای گروه بندی اندونوکلئاز از معیار یکسانی استفاده می شود . اندونوکلئاز S1 فقط تک رشته ای ها را می شکند . درحالی که آنزیم دئوکسی ریبوکلئاز 1که از پانکراس گاو استخراج می شود ، هر دو نوع مولکول دو رشته ای و تک رشته ای را برش می دهد . آنزیم DNase1 غیراختصاصی است ،چون می تواند DNAرا در هر یک از پیوند های فسفودی استر درونی مورد حمله قرار دهد و نتیجه اثر طولانی مدت آن برDNA، مخلوطی از مونوکلئوتید ها و الیگونوکلئوتیدی بسیار است . از طرف دیگر گروه خاصی از آنزیم ها که اندونوکلئاز های محدودگر نامیده می شوند ، DNA دو رشته ای را در تعداد محدودی جایگاه شناسایی ویژه می شکنند .

کشف و عملکرد اندونوکلئاز های محدودگر

مشاهده اولیه ای  که در نهایت منجر به کشف اندونوکلئاز های محدودگر شد، در اوایل دهه 1950 صورت گرفت . در این بررسی نشان داده شد که بعضی از سویه های باکتری ها در مقابل آلودگی به فاژها مصونیت دارند ، پدیده ای که محدودیت تنظیم شونده توسط میزبان نامیده می شود . مکانیسم این محدودیت خیلی پیچیده نیست ، اگرچه فهم کامل آن بیش از 20 سال طول کشید . محدودیت بدین دلیل اتفاق که باکتری داری آنزیمی است که DNA فاژ ، قبل از این که فرصتی را برای همانندسازی و هدایت ساخت  ذرات فاژ جدید بدست بیاورد ، تخریب می کند . تجزیه DNAخود باکتری کشنده است ، ولی به علت داشتن گروه های متیل اضافی که عمل آنزیم های تجزیه کننده را مهار می کنند ، در مقابل آنزیم محافظت می شود . این آنزیم های تجزیه کننده اندونوکلئاز های محدودگر نامیده می شوند و توسط بسیاری و شاید تمام گونه های باکتری ساخته می شوند و تاکنون بیش از 2500 نوع مختلف از آن ها جداسازی شده و بیش از 300 نوع از آن ها برای استفاده در آزمایشگاه در دسترس است . سه دسته مختلف از آنزیم های محدودگر مشخص شده اند که هر کدام با تفاوت جزیی در عملکردشان قابل تشخیص هستند . نوع 1و3 بسیار پیچیده هستند و نقش محدودی در مهندسی ژنتیک دارند . از طرف دیگر نوع 2 اندونوکلئاز های محدودگر ، آنزیم های برشی هستند که در کلون سازی ژن بسیار اهمیت دارند.

اندونوکئاز ها ی محدودگر نوع 2 DNAرا در توالی خاصی برش می دهند : ویژگی اصلی اندونوکلئاز های محدودگر نوع 2 این است که دارای یک توالی شناسایی خاص هستند و مولکول DNAرا در آن توالی برش می دهند . یک آنزیم خاص ، DNAرا در توالی شناسایی ونه در هیچ جای دیگر برش می دهد. برای مثال ، آنزیم اندونوکلئاز محدودگری با نام Pvu1،DNA را فقط در محل نوکلئوتید شش تایی CGATCG می برد . در مقابل ، آنزیم دیگری از همین باکتری به نام Pvu2در محل یک شش تایی CAGCTG برش را انجام می دهد 

گردآورنده: سرکار خانم آیدا مظفرزاده

10 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

3 × 2 =