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细菌的防御作用:限制酶(Restriction enzyme

2020-07-29   分类: 全面的新闻   参与: 320人  作者:


自古以来就有文献记载:髒汙的河水可以治疗痲疯、霍乱等细菌引起的传染性疾病,但直到1915年,特沃特(Twort) 研究发现感染细菌的微小生物,人们才知道,小如细菌的原核生物也会生病! 1917年德黑乐(d’Herelle)将之命名为噬菌体。

在面对噬菌体的攻击时,细菌能否保护自己呢?细菌的第一套防御工具是限制酶,这是一群可以辨认DNA上特定硷基对序列并且把它切开的酵素。噬菌体感染细菌的初期,会先将核酸注入到细菌的细胞质内,而细菌抵抗的方式就是利用限制酶将噬菌体的核酸切断,避免噬菌体利用细菌体内的物质进行複製。

发现细菌具有限制酶可以用来剪开特定的DNA序列,是细菌送给人类的一项大礼物。1970年代,第一个限制酶HindII被分离出来,目前为止,科学家已找到超过3000种不同的限制酶,有600种以上的限制酶已商品化,用来进行基因工程中DNA的重组。

限制酶可辨识的核苷酸序列,通常长度介于4~8个硷基对,被辨识的大多数是具有迴文(Palindrome)序列,例如EcoRV可以辨识5’-GTATAC-3’,其互补的一股是3’-CATATG-5’,从5’端读过来正好也是5’-GTATAC-3’;限制酶会切断核苷酸与核苷酸之间的磷酸二酯键,噬菌体核酸被切断后便无法控制细菌进行複製。目前研究显示,不管是真细菌(Bacteria)还是古细菌(Archaea)都具有这样的防御能力。

令人好奇的是:细菌本身的DNA如果具有被限制酶辨识的序列,是否也会被酵素切断呢?答案已然揭晓:不会。科学家证实:细菌若具有被限制酶辨识的序列,会先藉由甲基化酶(Methylase)在该DNA序列上加上甲基(Methyl group),如此一来,便可阻止限制酶切割其磷酸二酯键,甲基化就是敌我分明的标籤。

请参阅:细菌的防御作用:限制酶(Restriction enzyme)和特殊的重複序列CRISPR-下

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