Fonctions, types et exemples de l'endonucléas

Le endonucléas Ce sont des enzymes qui coupent les liaisons phosphodiéster situées à l'intérieur de la chaîne nucléotidique. Les sites de restriction des endonucléases sont très variés. Certaines de ces enzymes coupées en ADN (acide désoxyribonucléique, notre matériel génétique) presque partout, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas spécifiques.

En revanche, il existe un autre groupe d'endonucléases qui sont très spécifiques dans la région ou la séquence qu'ils vont diviser. Ce groupe d'enzymes est connu sous le nom d'enzymes de restriction et est très utile en biologie moléculaire. Dans ce groupe, nous avons les enzymes bien connues BM HI, Eco Ri et Alu I.

Les endonucléases coupées en interne à l'ADN.
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Contrairement aux endonucléases, il existe d'autres types de protéines catalytiques - Exonucléases - qui sont responsables de la rupture de la liaison phosphodiéster à la fin de la chaîne.

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Endonucléases de restriction

Les enzymes de restriction ou de restriction sont des protéines catalytiques qui sont responsables de la division des liens de phosphodiester à l'intérieur de la chaîne d'ADN dans des séquences très spécifiques.

Ces enzymes peuvent être acquises dans plusieurs sociétés de biotechnologie et leur utilisation est presque indispensable dans les techniques actuelles de manutention de l'ADN.

Les endonucléases de restriction sont nommées en utilisant les premières lettres du nom scientifique binomial de l'organisme à partir duquel ils proviennent, suivis de la souche (c'est facultatif) et se termine par le groupe enzymatique de restriction auquel ils appartiennent à laquelle ils appartiennent. Par exemple, Bam Hi et Eco Ri sont des endonucléas très utilisés.

La région d'ADN que l'enzyme reconnaît est appelée le site de restriction et est typique de chaque endonucléase, bien que plusieurs enzymes puissent coïncider dans les sites de restriction. Ce site est généralement.

Les séquences palindromiques sont des séquences qui, bien que lues dans 5 «à 3« ou 3 «à 5», sont identiques. Par exemple, dans le cas de l'éco ri, la séquence palindromique est: GAATTC et CTTAAG.

Fonctions et applications des endonucles de restriction

Heureusement pour les biologistes moléculaires, les bactéries se sont développées au cours de l'évolution une série d'endonucléases de restriction qui fragmentnt en interne le matériel génétique.

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De nature, ces enzymes ont évolué - vraisemblablement - comme un système de protection bactérienne contre l'invasion des molécules d'ADN étrangères, comme celles des phages.

Afin de faire la distinction entre leur propre matériel génétique et étranger, ces endonucléases de restriction peuvent reconnaître des séquences nucléotidiques spécifiques. Ainsi, l'ADN qui ne possède pas cette séquence peut être sans troubles à l'intérieur des bactéries.

En revanche, lorsque l'endonucléase reconnaît le site de restriction, il rejoint l'ADN et le coupe.

Les biologistes sont intéressés à étudier le matériel génétique des êtres vivants. Cependant, l'ADN est formé de plusieurs millions de paires de bases de longueur. Ces molécules sont extrêmement longues et doivent être analysées en petits fragments.

Pour atteindre cet objectif, les endonucléases de restriction sont intégrées dans les divers protocoles de biologie moléculaire. Par exemple, un gène individuel peut être capturé et reproduit pour une analyse future. Ce processus est appelé "clon" une gen.

Fragments de restriction Polymorphisme (RFLP)

Fragments de restriction Les polymorphismes de longueur se réfèrent au modèle de séquences nucléotidiques spécifiques dans l'ADN que les endonucléases de restriction sont capables de reconnaître et de couper.

Grâce à la spécificité des enzymes, chaque organisme est caractérisé par un modèle de coupe spécifique dans l'ADN, provoquant un fragment de longueurs variables.

Types d'endonucléases de restriction

Historiquement, les endonucléases de restriction ont été classées en trois types d'enzymes, désignés par des numéros romains. Dernièrement, un quatrième type d'endonucléase a été décrit.

Type I

La caractéristique la plus importante des endonucléases du type I est qu'ils sont des protéines formées par plusieurs sous-unités. Chacun d'eux fonctionne comme un seul complexe protéique et a généralement deux sous-unités appelées R, deux M et un S.

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La partie S est responsable de la reconnaissance du site de restriction d'ADN. La sous-université R, quant à elle, est essentielle pour Clivaje et M est responsable de la catalyse de la réaction de méthylation.

Il existe quatre sous-catégories d'enzymes de type I, connues pour les lettres A, B, C et D, qui sont couramment utilisées. Cette classification est basée sur la complémentation génétique.

Les enzymes de type I ont été les premières endonucléases de restriction à découvrir et à purifier. Cependant, les plus utiles en biologie moléculaire sont ceux de type II qui seront décrits dans la section suivante.

Type II

Les endonucléases de restriction de type II reconnaissent des séquences d'ADN spécifiques et effectuent la clivaje en position constante près d'une séquence qui produit des phosphates 5 'et des hydroxils 3' '. Ils nécessitent généralement des cofacteurs d'ion de magnésium (mg²⁺), Mais il y en a qui ont de nombreuses exigences plus spécifiques.

Structurellement, ils peuvent apparaître comme des monomères, des tweeters ou même des tétramères. La technologie recombinante utilise des endonucléases de type II et pour cette raison, plus de 3500 enzymes ont été caractérisées.

Type III

Ces systèmes enzymatiques sont composés de deux gènes, appelés Mod et bœuf, ce code pour les sous-unités qui reconnaissent l'ADN et pour les modifications ou les restrictions. Les deux sous-nuthes sont nécessaires à la restriction, un processus dépendait totalement de l'hydrolyse de l'ATP.

Pour pouvoir diviser la molécule d'ADN, l'enzyme doit interagir avec deux copies de la séquence de reconnaissance non palindromique et les sites doivent être dans une orientation inverse dans le substrat. Le clips est précédé d'une translocation de l'ADN.

Type IV

Un groupe supplémentaire a été identifié récemment. Le système est composé de deux gènes ou plus qui codent pour des protéines qui ne divisaient que des séquences d'ADN modifiées, qu'elles soient méthylées, hydroxymétylées ou hydrométhylisées glucosyle.

Par exemple, l'enzyme ECKKMCRC reconnaît deux dyucléotides de la forme RMC générale; Une purine suivie d'une cytosine méthylée, qui peut être séparée par plusieurs paires de bases - de 40 à près de 3000. La scission prend environ 30 paires de bases après le site que l'enzyme reconnaît.

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Type d'Endonucléas V

Les endonucléases de ce type sont également connues sous le nom d'endonucléas "Hachage". Ces enzymes reconnaissent et coupent la séquence cible d'ADN dans des sites génomiques uniques de 14 à 40 pb.

Matguns Ces enzymes sont codées dans les introns et on pense que leur fonction est de promouvoir le transfert horizontal des séquences de coupe. Après la coupe, il y a une réparation de rupture dans l'hélice ADN double basée sur la séquence complémentaire.

Exemples

L'endonucléase I de ET. coli Il agit comme un système de défense contre les phages et les parasites. Il est situé principalement entre la membrane cytoplasmique et la paroi cellulaire. Il produit deux pauses-clairs dans l'ADN étranger avec lequel il interagit dans l'espace perplapsmique.

Les endonucléases de type CRISPR-CAS sont des enzymes qui agissent dans le mécanisme de défense de nombreux types de bactéries. Ceux-ci identifient et coupent des séquences d'ADN spécifiques d'organismes envahisseurs, qui sont généralement du virus.

Récemment, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont découvert le système d'édition génomique CRISPR-CAS12bm avec une haute précision pour la modification des cellules humaines.

Les références

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