限制性?xún)?nèi)切酶是如何被發(fā)現(xiàn)的 30多年前,當(dāng)人們?cè)趯?duì)噬菌體的宿主特異性的限制-修飾現(xiàn)象進(jìn)行研究時(shí),發(fā)現(xiàn)了限制性?xún)?nèi)切酶。細(xì)菌可以抵御新病毒的入侵,而這種"限制"病毒生存的辦法則可歸功于細(xì)胞內(nèi)部可摧毀外源DNA的限制性?xún)?nèi)切酶。*被發(fā)現(xiàn)的限制性?xún)?nèi)切酶包括來(lái)源于大腸桿菌的EcoR I和EcoR II,以及來(lái)源于Heamophilus influenzae的Hind II和Hind III。這些酶可在特定位點(diǎn)切開(kāi)DNA,產(chǎn)生可體外連接的基因片段。
研究者很快發(fā)現(xiàn)內(nèi)切酶是研究限制性?xún)?nèi)切酶的主要功能是保護(hù)細(xì)菌不受噬菌體的感染,這一觀(guān)點(diǎn)已被人們廣泛接受。它們作為微生物免疫機(jī)制的一部分行使其功能。當(dāng)一個(gè)沒(méi)有限制性?xún)?nèi)切酶的細(xì)菌被病毒感染時(shí),大部分病毒顆粒都能成功地進(jìn)行感染。然而一個(gè)有限制性?xún)?nèi)切酶的同種細(xì)菌被成功感染的比率顯著下降。出現(xiàn)更多的限制性?xún)?nèi)切酶將會(huì)起到多重保護(hù)作用;而一個(gè)擁有4到5種各自獨(dú)立的限制性?xún)?nèi)切酶將會(huì)使細(xì)胞堅(jiān)不可摧。
限制性?xún)?nèi)切酶常常伴隨一到兩種修飾酶(甲基化酶)出現(xiàn)。后者的作用是保護(hù)細(xì)胞自身的DNA不被限制性?xún)?nèi)切酶破壞。修飾酶識(shí)別的位點(diǎn)與相應(yīng)的限制性?xún)?nèi)切酶相同,但只甲基化每條鏈中的一個(gè)堿基,而不是切開(kāi)DNA鏈。限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)處的甲基基團(tuán)伸入到雙螺旋的大溝中去,阻礙了限制性?xún)?nèi)切酶的作用。這樣,限制性?xún)?nèi)切酶和它的"搭檔"--甲基化酶一起就構(gòu)成了限制-修飾(R-M)系統(tǒng)。在一些R-M系統(tǒng)中,限制性?xún)?nèi)切酶和修飾酶是兩種不同的蛋白,它們各自獨(dú)立行使自己的功能;而在另一些系統(tǒng)中,兩種功能由同一種限制-修飾酶的不同亞基,或是同一亞基的不同結(jié)構(gòu)域來(lái)執(zhí)行。
