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限制酶及其他核酸酵素, 限制酶的選用, 10941019A, 10941001A - Coggle Diagram
限制酶及其他核酸酵素
可以辨認的鹼基數目
6個(EcoRI)
6個核甘酸總共核甘酸序列組合共有4096bp
8個(NotI)
8個核甘酸總共核甘酸序列組合共有65536bp
不用4個原因是因為只有256個序列會有太多細小片段
其他核酸聚合酶 10941030A
Terminal Deoxynucleotidyl Transferase(TdT)
可以在任何單股DNA突出的3'端連續加上10-40個長串單種核甘酸
常用在標記DNA的3'端,或加上單種核苷酸長串供黏合用
T7 RNA Polymerase 及 T3 RNA Polymerase
分別從不同的噬菌體中純化出的RNA聚合酶
提供正確的啟動子便可轉錄出下游的RNA
常被利用為體外轉錄系統
合成適當的轉錄產物
Taq DNA Polymerase
從硫磺中的細菌中純化出來的
PCR中使用的聚合酶
在DNA加熱至95度變性以便分開雙股螺旋時,仍具有相當活性
Reverse Transcriptase(反轉錄酶)
以DNA為模板,反轉錄出DNA
許多RNA病毒具有的酵素
以mRNA為模板反轉錄出cDNA
6-4切口修飾酵素
10941302A
Klenow片段 (Klenow Fragment)
對於5'突端,一般是利用DNA複製時的主要酵素DNA聚合酶I中的部分酵素-Klenow片段將它補齊
Klenow片段利用5'突端作為模板,在短缺的3'端加上互補的核苷酸,而將5'突端補成平端,保留住原本的5'突端序列
在反應進行時,一定要提供製作DNA的原料dNTP
dATP
dCTP
dTTP
dGTP
因為Klenow片段原本是DNA聚合酶中具有5'至3'方向聚合活性的部分,也就是說在合成新的DNA時,它是真正能合成DNA長鏈的酵素部分
它是相當常用的一種核酸酵素,廣泛應用在許多的技術上
補齊
在基因選殖時,將DNA片段5'突端補成平端,以利接合。
解讀DNA序列(Sequencing DNA)
以適當的引子,用特別標記的dNTP,Klenow片段就能依據模板合成可解讀的序列。
體外突變(in vitro mutagenesis)
利用合成的單股突變寡聚核苷酸作為引子,Klenow片段可以繼續合成質體,而突變的寡核苷酸即成為質體的一部分,便產成帶有突變的質體。
合成cDNA(互補DNA)的第二股
當以mRNA當模板,利用反轉錄酶可以作出cDNA,這只是單股的DNA,再利用Klenow片段即可以合成第二股DNA,如此,就得到完整的cDNA。
單股探針
許多的實驗中,會需要用到能與特定DNA或RNA雜交(hybridize)的探針(probe),利用特別標記的dNTP當原料,Klenow片段即可合成這類探針
Random priming
這是另一種標記探針的方法,以隨機組合的六個核苷酸長度的寡聚核苷酸當成引子,即可從DNA的隨機位置開始合成DNA探針
T4 DNA聚合酶 (T4 DNA Polymerase)
由於自然界的DNA複製是由5'端往3'端,因此對於3'突端是沒有可利用的酵素能直接將短缺的5'端缺口從3'端開始補齊,在這種情況下,解決辦法是利用T4噬菌體(bacteriophage)的DNA聚合酶將突出的3'端核苷酸修剪成平端
兩種酵素同時使用時需要特別注意的地方
雖然T4 DNA聚合酶是將多出的3'突端切除
但此酵素的作用機制實際上是先從3'往5'端切除很多核苷酸,再將之補齊至與3'端相當。
一定要補充足量的dNTP。
否則T4 DNA聚合酶無法正確地完成應有的切除工作,這也是以T4 DNA聚合酶處理DNA常產生錯誤的序列,無法得到預期產物的原因。
由於兩種酵素都有合成長片段DNA的能力,對於幾個核苷酸的作用均只需短時間即可完成,因此使用後一定要完全去除活性,否則會影響後續的實驗進行。
如果一段DNA片段的兩端分別是5'及3'突端,均需要處理成平端才能繼續下一步的接合工作,此時要依序先以Klenow片段處理,再以T4 DNA聚合酶處理。
否則未經Klenow片段處理的5'端,很容易被T4 DNA聚合酶切成短缺。
6-1限制酶的發現
1953年
細菌學家發現不同的大腸桿菌品系之間在傳遞DNA時,外來的DNA在細菌體內並不會被完全分解,而是被切成片段
認為這種現象顯示細菌體內必然有某種特別的酵素存在
1970年
從Haemophilus influenzae細菌中純化出第一個限制酶HindII
證實它的確可以將萃取出來的大腸桿菌DNA切成片段,卻不會切來自於Haemophilus influenzae本身的DNA
目前
大約有200種以上的限制酶被商品化
廣泛應用在基因工程技術或生化技術上
10941059A
6-2限制酶的命名
限制酶的命名是根據取材來源的菌種學名縮寫而來。
迴文序列:原意是正著讀或反著讀都相同,在這裡的引申意義是這段序列的兩股DNA從5'端往3'端唸起來都是相同的。
10941040a
核酸水解酶
能切DNA或RNA得酵素均可稱為核酸水解酶
分為內切酶和外切酶
限制酶
外切核酸酶
從DNA的3'端開始將核甘酸一個個切除-水解
內切核酸酶
直接切DNA中間
具有外切酶功能的核酸水解酵素
DNase-DNA水解酵素I
是最典型的核酸水解酵素,幾乎能將DNA完全分解
DNA上有蛋白質結合在某些位置上,他就會被擋下來不能繼續,留下兔定長度的DNA
Exonuclease III-DNA外切水解酵素III
會從雙股DNA上任何一個缺口開始,將和肝酸從3端往5端水解,產物維平端
6-7 與RNA有關的核酸水解酵素
功用
分解RNA
認識DNA-RNA雜交物(hybrid)
種類
S1 nuclease
功用
定出5′RNA相對應的DNA序列位置
定出mRNA轉錄起點
作法
將比RNA 5′端長出的DNA部分水解
目的
認識RNA-DNA
RNase H
作用
負責水解原來的RNA
使用時機
反轉錄病毒,反轉錄出DNA後
特性
不會切
雙股DNA
雙股RNA
單股核酸
作用
能將第一股cDNA產生出的mRNA去除,以便合成第二股cDNA
目的
認識DNA-RNA雜交物
RNase T1
作用
類似RNase A
切碎RNA
切解位置
G位置的3′端
RNase A
切解位置
單股RNA中嘧啶的3′端
作用位置
RNA-DNA
RNA-RNA
作用
把RNA切碎分解
應用
幫助純化DNA時去除RNA步驟
限制酶的選用
鹼基對標示
A、C標示為Pu
T、G標示為Py
四種均可標誌為N(DdeI)
非回文序列(MboII)
切法
只有一個切口
質體從圓形變成線型(liner)
稱為線性化(linearize)
切口端點皆為5端(EcoRI)
切口端點皆為平端(blunt end0
切口端點皆為3端( PstI)
細菌如何避免切除自己的DNA?
擁有酵素可以修飾自己的DNA
將A或G的位置甲基化(methylation)
10941019A
10941001A