核酸内切酶和核酸外切酶

什么是核酸内切酶

核酸内切酶是一类在中间切割核酸的水解酶。 核酸内切酶的作用可能产生两个或多个核酸片段。 核酸内切酶能够作用于 DNA 和 RNA。 一些核酸内切酶如脱氧核糖核酸酶 (DNases) 的切割是非特异性的。 然而，许多核酸内切酶以特定方式切割靶核苷酸序列。 这些类型的特定核酸内切酶称为限制性核酸内切酶。 它们能够识别核酸链的特定序列。 因此，这些限制性核酸内切酶在作用于核酸扫描特定核苷酸序列之前经历滞后期。 这个特定的核苷酸序列称为限制位点。

图1.Hind III 的动作

典型的限制位点是四到六个核苷酸的回文序列。 许多限制性核酸内切酶切割 DNA 链，留下称为粘性末端的单链末端。 在基因工程中，这些类型的限制性核酸内切酶被广泛用于通过将不同的所需 DNA 链连接在一起来产生重组 DNA。 高等生物中的 DNA 甲基化阻止核酸内切酶对其基因组的作用。 然而，原核DNA缺乏甲基化。 因此，真核宿主内的原核 DNA 可以很容易地成为切割的目标。 在限制性核酸内切酶 Hind III 的作用下形成粘性末端如图 1 所示。

什么是核酸外切酶

核酸外切酶是一种在其末端切割核酸链的水解酶。 核酸外切酶通过水解 3' 或 5' 端的磷酸二酯键，从核酸链中一个一个地去除核苷酸。 在原核生物和真核生物中都可以鉴定出三种类型的核酸外切酶。 它们是 5' 到 3' 外切核酸酶、3' 到 5' 外切核酸酶和 poly (A) 特异性 3' 到 5' 外切核酸酶。 所有三种类型都在 mRNA 周转中起作用。 大肠杆菌 DNA 聚合酶 III 在原核 DNA 复制过程中催化核苷酸添加到生长链，在其 ε 亚基中具有 3' 至 5' 核酸外切酶活性。 ε 亚基从生长链的末端移除错配的核苷酸。

图2.DNA 聚合酶 I 的 3' 至 5' 核酸外切酶结构域

DNA 聚合酶 III 的 3' 到 5' 核酸外切酶活性称为该酶的校对活性。 DNA 聚合酶 I 具有 5' 到 3' 外切核酸酶活性以及 3' 到 5' 外切核酸酶活性。 5' 至 3' 外切核酸酶活性一次最多可去除十个核苷酸。 核酸外切酶在 DNA 校对、DNA 修复和 DNA 稳定中起着至关重要的作用。 DNA 聚合酶 I 的 3' 至 5' 核酸外切酶结构域如图 2 所示。