آنزیم های محدودکننده و انواع آنها
آنزیم های محدودکننده و انواع آنها: آنزیم های محدود کننده یا آنزیم های برشی آنزیم هایی هستند که ردیف های خاصی از DNA را شناسایی می کنند و آنها را در یک نقطه که ممکن است در داخل یا خارج از ردیف مورد شناسایی باشد، برش می دهند. ردیف های مورد شناسایی آنزیم های محدودگر ممکن است ۴، ۵، ۶ یا ۸ نوکلئوتید طول داشته باشند.
بیشتر این ردیف ها پالیندروم هستند. اما آنزیم های محدودگری هم وجود دارند که ممکن است ردیف مورد شناسایی آنها پالیندروم نباشد. آنزیم های محدودگر از آن روی محدودگر نامیده می شوند که می توانند رشد باکتریوفاژ را بر روی جمعیت های باکتری تولید کننده این آنزیم ها محدود کنند. آنزیم های محدودگر را گاهی آنزیم های برشی نیز می نامند.
نامگذاری آنزیم های محدودکننده
امروزه تعداد زیادی آنزیم محدودگر در دسترس است که هر یک ردیف خاصی از DNA را شناسایی می کنند و برش می دهند. اسامی آنزیم های محدودگر معمولا از سه جزء اصلی تشکیل شده است. حرف نخست، اسم جنس و دو حرف نخست اسم گونه ای است که آنزیم مورد نظر از آن استخراج شده است. با توجه به اصول نامگذاری علمی موجودات زنده ضروری است این سه حرف به صورت ایتالیک نوشته شود. علاوه بر این ضروری است حرف اول با حرف بزرگ و دو حرف دیگر با حروف کوچک نوشته شوند.
یک حرف مشخص کننده نژاد باکتری مورد نظر که با حروف بزرگ و یا گاهی کوچک ولی به صورت ایستاده نوشته می شود. این رقم بیانگر ترتیب شناسایی و استخراج آنزیم محدودگر از باکتری یاد شده است. برای مثال آنزیم EcoRI از باکتری اشریشیاکلی گرفته شده است و در آن حرف E تعیین کننده جنس Escherishia دو حرف Co بیانگر گونه coli، حرف R بیانگر نژاد و شماره ۱ ابیانگر آن است که این آنزیم، نخستین آنزیم محدودگر استخراج شده از باکتری اشریشیاکلی است. آنزیم Hind III سومین آنزیمی است که از نژاد d از باکتری Haemophylus influenza جدا شده است.
آنزیم های محدودکننده و انواع آنها
انواع آنزیم های محدودکننده
آنزیم های محدودگر را از جنبه های مختلف و براساس شاخص متعددی دسته بندی می کنند. این آنزیم ها بر اساس نوع انتهای DNA هضم شده به دو دسته چسبنده و صاف. براساس تعداد بازهای مورد شناسایی به چهار دسته. براساس حساسیت به متیل گذاری به دو دسته اصلی و براساس اینکه دارای انتهای سازگار یا دارای ردیف مورد شناسایی مشترک باشند، گروه بندی می شوند.
۱- آنزیم های محدودکننده بر اساس نوع انتهای DNA تولید شده
آنزیم های محدودگر بر اساس نوع انتهای تولید شده DNA را در اثر هضم با آنزیم به دو دسته کلی تقسیم می شوند:
-
آنزیم های تولید کننده انتهاهای چسبنده
که DNA را به نحوی هضم می کنند که یکی از دو رشته قطعه های DNA هضم شده، در ناحیه انتهایی یک تا هفت نوکلئوتید بلندتر است. این ناحیه تک رشته ای DNA برای ایجاد پیوند هیدروژنی با رشته های مکمل خود است، که در بیشتر موارد، قطعه های هضم شده دیگر با همان آنزیم یا آنزیم های با انتهای سازگار برش داده می شوند.
وجود انتهای چسبنده موجب آسان شدن پیوند دو قطعه DNA هضم شده می شود. قطعه های چسبنده می توانند دو حالت داشته باشند. درحالت اول به آنها برآمدگی های انتهاهای ‘۵ (PO4) گفته می شود. در این حالت آنزیم سمت چپ مرکز تقارن را برش می دهد. همچنین به حالت دوم که آنزیم سمت راست مرکز تقارن | را برش می دهد در اصطلاح برآمدگی انتهاهای ‘۳ (OH) گفته می شود.
-
آنزیم های تولیدکننده انتهاهای صاف
که DNA را به نحوی هضم می کنند که انتهای قطعه های DNA کاملاً صاف است. و هیچ یک از دو رشته DNA در انتها بلندتر از دیگری نیست. بنابراین قطعه ها دارای ناحیه تک رشته ای برامده و جفت نشده نیستند.
۲- آنزیم های محدود کننده آیزوشیزومر
برخی از آنزیم های برشی، ردیف شناسایی یکسانی دارند، ولی ممکن است ردیف شناسایی شده را در نقاط مختلف برش دهند. به این نوع آنزیم ها ایزوشیرومر گفته می شود. مانند آنزیم های Xma I و Sma I. اگرچه هر دو ردیف CCCGGG را شناسایی می کنند، ولی ناحیه برش آنها متفاوت است. به طوری که آنزیم | Xma انتهاهای چسبنده و آنزیم Smna I انتهاهای صاف ایجاد می کند.
۳- آنزیم های تولید کننده انتهای سازگار
برخی از آنزیم های محدودگر قطعه های DNA با انتهای سازگار تولید می کنند. این آنزیم ها با یکدیگر ایزوکدومر هستند. اگرچه ردیف مورد شناسایی این آنزیم ها کمی متفاوت است، ولی انتهاهای چسبنده مشابهی را ایجاد می کنند. برای مثال آنزیم های Mbo I و BamHI ایزوکدومر هستند. از آنجا که انتهای چسبنده ایجاد شده توسط آنزیم های ایزوکدومر (ناحیه تک رشته ای) یکسان است، قطعه های ایجاد شده توسط این آنزیم ها قابل اتصال به همدیگرند. باید توجه داشت که اگر دو قطعه DNA دارای انتهای سازگار به یکدیگر متصل شوند، در برخی موارد با هیچ یک از دو آنزیمی که قبلا آن دو قطعه را به وجود آورده بودند قابل هضم و برش نخواهند بود.
۴- آنزیم های محدودکننده بر مبنای حساسیت آنها به متیل گذاری
آنزیم های محدودگر به دو دسته کلی حساس به متیله شدن و غیرحساس به متیله شدن تقسیم می شوند. آنزیم های دسته دوم، پس از شناسایی ردیف مورد نظر، بدون توجه به اینکه آن ردیف متیل گذاری شده است یا خیر، آن نقطه برش را هضم می کنند. در واقع برای این دسته از آنزیم ها متیله بودن یا نبودن ردیف مورد شناسایی اهمیتی ندارد. اما آنزیم های حساس به متیل گذاری خود به دو دسته تقسیم می شوند:
- آنزیم های محدودگری که در صورت متیله بودن ردیف مورد شناسایی نمی توانند آن را هضم کنند و فقط در صورت رفع متیل گذاری قادر به هضم آن خواهند بود.
- آنزیم های محدودگری که در صورت متیله نبودن ردیف مورد شناسایی قادر به هضم آن نخواهند بود و فقط در صورت متیله بودن آن را هضم خواهند کرد.
۵- بر اساس تعداد نوکلئوتیدهای موجود در ردیف مورد شناسایی
۱- آنزیم های ۶ بازبر که نوکلئوتیدهای موجود در ردیف مورد شناسایی آنها شش عدد است. با فرض تصادفی بودن ردیف نوکلئوتیدی DNA را، این آنزیم ها در هر ۴۰۹۶ نوکلئوتید، یک برش ایجاد می کنند.
۲- آنزیم های ۴ بازبر که نوکلئوتیدهای موجود در ردیف مورد شناسایی آنها چهار عدد است. با فرض تصادفی بودن ردیف نوکلئوتیدی DNA، این آنزیم ها در هر ۲۵۶ نوکلئوتید، یک برش ایجاد می کنند. بنابراین آنزیم های ۴ بازبر یک مولکول DNA را ۱۶ مرتبه بیشتر از دسته الف می برند.
منبع: کتاب نشانگرهای مولکولی. انتشارات دانشگاه تهران.
دیدگاهتان را بنویسید