Endonucleas Funções, tipos e exemplos

As endonucleas São enzimas que cortam os links de fosfodiéster localizados dentro da cadeia de nucleotídeos. Os locais de restrição das endonucleases são muito variados. Algumas dessas enzimas são cortadas no DNA (ácido desoxirribonucleico, nosso material genético) quase em qualquer lugar, ou seja, são inespecíficos.

Por outro lado, há outro grupo de endonucleases que são muito específicas na região ou sequência que eles vão dividir. Este grupo de enzimas é conhecido como enzimas de restrição e é muito útil na biologia molecular. Neste grupo, temos as enzimas bem conhecidas BM HI, ECO RI e ALU I.

Endonucleases cortadas internamente para DNA.
Fonte: Pixabay.com

Ao contrário das endonucleases, existem outros tipos de proteínas catalíticas - exonucleases - que são responsáveis ​​por quebrar o link de fosfodiéster no final da cadeia.

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Endonucleases de restrição

As enzimas de restrição ou restrição são proteínas catalíticas responsáveis ​​por dividir links de fosfodiester dentro da cadeia de DNA em sequências muito específicas.

Essas enzimas podem ser adquiridas em várias empresas de biotecnologia e seu uso é quase indispensável dentro das técnicas atuais de manuseio de DNA.

As endonucleases de restrição são nomeadas usando as primeiras letras do nome científico binomial do organismo do qual eles vêm, seguidos pela tensão (isso é opcional) e termina com o grupo de enzimas de restrição ao qual pertencem a eles pertencem. Por exemplo, Bam Hi e Eco ri são muito usados ​​endonucleas.

A região de DNA que a enzima reconhece é chamada de local de restrição e é típica de cada endonuclease, embora várias enzimas possam coincidir nos locais de restrição. Este site é geralmente.

Sequências palindrômicas são seqüências que, embora lidas em 5 'a 3' ou 3 'a 5', são idênticas. Por exemplo, no caso do Eco Ri, a sequência palindrômica é: GAATTC e CTTAAG.

Funções e aplicações de endonúcles de restrição

Felizmente para os biólogos moleculares, as bactérias se desenvolveram no curso da evolução uma série de endonucleases de restrição que fragmentam internamente material genético.

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Na natureza, essas enzimas evoluíram - presumivelmente - como um sistema de proteção bacteriana contra a invasão de moléculas de DNA estrangeiras, como as de fagos.

Para discriminar entre o seu próprio material genético e estranho, essas endonucleases de restrição podem reconhecer sequências específicas de nucleotídeos. Assim, o DNA que não possui essa sequência pode ser sem distúrbios dentro das bactérias.

Por outro lado, quando a endonuclease reconhece o local de restrição, ele se junta ao DNA e o corta.

Os biólogos estão interessados ​​em estudar o material genético dos seres vivos. No entanto, o DNA é formado por vários milhões de pares de bases de comprimento. Essas moléculas são extremamente longas e devem ser analisadas em pequenos fragmentos.

Para atingir esse objetivo, a endonucleases de restrição são integradas aos vários protocolos de biologia molecular. Por exemplo, um gene individual pode ser capturado e replicado para análise futura. Este processo é chamado de "clon" de gen.

Fragmentos de restrição Polimorfismo de comprimento (RFLP)

Fragmentos de restrição Os polimorfismos de comprimento se referem ao padrão de sequências de nucleotídeos específicas no DNA de que a endonucleases de restrição são capazes de reconhecer e cortar.

Graças à especificidade das enzimas, cada organismo é caracterizado por um padrão de corte específico no DNA, causando fragmento de comprimentos variáveis.

Tipos de endonucleases de restrição

Historicamente, a endonucleases de restrição foram classificadas em três tipos de enzimas, designadas com números romanos. Ultimamente, um quarto tipo de endonuclease foi descrito.

Tipo I

A característica mais importante das endonucleases do tipo I é que elas são proteínas formadas por várias subunidades. Cada um desses trabalhos como um único complexo de proteínas e geralmente tem duas subunidades chamadas r, dois m e um s.

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A parte S é responsável pelo reconhecimento do local de restrição de DNA. Enquanto isso, a subunidez r é essencial para Clivaje e M são responsáveis ​​por catalisar a reação de metilação.

Existem quatro subcategorias de enzimas tipo I, conhecidas pelas letras A, B, C e D, que são comumente usadas. Esta classificação é baseada na complementação genética.

As enzimas do tipo I foram as primeiras endonucleases de restrição a serem descobertas e purificadas. No entanto, os mais úteis na biologia molecular são os do tipo II que serão descritos na próxima seção.

Tipo II

As endonucleases de restrição do tipo II reconhecem sequências de DNA específicas e realizam o Clivaje em uma posição constante perto de uma sequência que produz fosfatos 5 'e hidroxilos 3'. Eles geralmente exigem cofatores de íons de magnésio (mg²⁺), Mas há alguns que têm muitos requisitos mais específicos.

Estruturalmente, eles podem aparecer como monômeros, tweeters ou até tetrâmeros. A tecnologia recombinante usa endonucleases tipo II e, por esse motivo, mais de 3500 enzimas foram caracterizadas.

Tipo III

Esses sistemas enzimáticos são compostos de dois genes, chamados Mod e carne bovina, Esse código para subunidades que reconhecem o DNA e para modificações ou restrições. Ambos os sub -nuthes são necessários para a restrição, um processo totalmente dependente da hidrólise de ATP.

Para poder dividir a molécula de DNA, a enzima deve interagir com duas cópias da sequência de reconhecimento não palindrômica e os locais devem estar em uma orientação reversa no substrato. A cliving é precedida por uma translocação de DNA.

Tipo IV

Um grupo adicional foi identificado ultimamente. O sistema é composto por dois ou mais genes que codificam para proteínas que apenas dividem sequências de DNA modificadas, sejam metiladas, hidroximetiladas ou hidrometilizadas de glucosil.

Por exemplo, a enzima Eckkmcrc reconhece dois dyucleotídeos da forma RMC geral; Uma purina seguida por uma citosina metilada, que pode ser separada por vários pares de bases - de 40 a quase 3000. A divisão leva cerca de 30 pares de bases após o site que a enzima reconhece.

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Endonucleas tipo V

As endonucleases deste tipo também são conhecidas como endonucleas "Teleguiado". Essas enzimas reconhecem e cortam a sequência de alvo de DNA em locais de genoma exclusivos de 14 a 40 pb.

MATGUNS Essas enzimas são codificadas em íntrons e acredita -se que sua função é promover a transferência horizontal das seqüências de corte. Após o corte, há um reparo de ruptura na hélice de DNA duplo com base na sequência complementar.

Exemplos

A endonuclease i de E. coli Atua como um sistema de defesa contra fagos e parasitas. Está localizado principalmente entre a membrana citoplasmática e a parede celular. Produz duas pausas no DNA estrangeiro com o qual interage no espaço perplapsmico.

As endonucleases do tipo CRISPR são enzimas que atuam no mecanismo de defesa de muitos tipos de bactérias. Eles identificam e cortam sequências de DNA específicas de organismos invasores, que geralmente são vírus.

Recentemente, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriram o sistema de edição genômica CRISPR-CAS12BM com alta precisão para a modificação de células humanas.

Referências

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