تفاوت میان نسخه‌های «اندونوکلئازهای محدودکننده»

جز
یک آنزیم محدودکننده یا آندونوکلئاز محدودکننده اغلب از گروه [[هیدرولاز]]هاست که به طور اختصاصی، توالی خاصی از [[دی ان ای]] را شناسایی کرده و آن را برش می‌دهند. در صورتی که توالی‌هایی مزبور توسط عواملی مثل متیله‌شدن تغییر یافته باشند مورد شناسائی آنزیم قرار نمی‌گیرند. آنزیم‌های محدود کننده به طور متداول به ۴ گروه دسته‌بندی می‌شوند. این ۴ گروه از نظر ساختار، جایگاه شناسایی و چگونگی برش با یکدیگر متفاوتند. به منظور ایجاد برش در DNA، آنزیم‌های محدود کننده باید ستون قند-فسفات (sugar-phosphate backbone) را در هر دو رشته قطع کنند.
 
این آنزیم‌ها در [[باکتری]]‌ها و [[آرکی باکتری|آرکی‌ها]] یافت شده و یک [[مکانیسم دفاعی]] علیه [[ویروس]]‌های مهاجم ارائه می‌دهند,<ref>Arber, W. and S. Linn, DNA modification and restriction. Annual review of biochemistry, 1969. 38(1): p. 467-500.</ref>.<ref>Krüger, D. and T.A. Bickle, Bacteriophage survival: multiple mechanisms for avoiding the deoxyribonucleic acid restriction systems of their hosts. Microbiological reviews, 1983. 47(3): p. 345.</ref> در یک [[پروکاریوت]]، آنزیم‌های محدود کننده به صورت انتخابی سبب برش DNAی خارجی در فرایندی که restriction نامیده شده‌است، می‌شوند. در حالیکه DNAی میزبان توسط آنزیم اصلاح کننده (یک متیل ترنسفراز) که سبب تصحیح DNAی پروکاریوت می‌شود، حفظ می‌شود. این دو فرایند سبب شکل گیری سیستم مدیفیکاسیون محدود کننده (restriction modification system) می‌شوند.<ref>Kobayashi, I. , Behavior of restriction–modification systems as selfish mobile elements and their impact on genome evolution. Nucleic acids research, 2001. 29(18): p. 3742-3756.</ref>
 
تاکنون بیش از ۳۰۰۰ آنزیم محدود کننده شناسایی شده‌اند که بیش از ۶۰۰ تا از آنها به صورت تجاری در دسترس می‌باشند.<ref>Roberts, R.J. , et al. , REBASE—enzymes and genes for DNA restriction and modification. Nucleic acids research, 2007. 35(suppl 1): p. D269-D270.</ref> این آنزیم‌ها به طور معمول برای اصلاح DNA در آزمایشگاه استفاده می‌شوند و یک ابزار حیاتی در شبیه‌سازی مولکولی می‌باشند<ref>Old, R.W. and S.B. Primrose, Principles of gene manipulation: an introduction to genetic engineering. Vol. 2. 1981: Univ of California Press.</ref><ref>Bloom, M.V. , G.A. Freyer, and D.A. Micklos, Laboratory DNA science: an introduction to recombinant DNA techniques and methods of genome analysis. 1996: Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc.</ref><ref>Keuzer, H. and A. Massey, Recombinant DNA and Biotechnology, 2001, ASM press, Washington, DC ISBN.</ref>]
این پدیده برای اولین بار در کار آزمایشگاهی [[سالوادور لوریا]] و [[برتانی]] در اوایل سال ۱۹۵۰ کشف شد. آنها به این نتیجه رسیدند که [[باکتریوفاژ]] لامبدا که می‌تواند در یک سویه از [[اشریشیا کلی]] (به عنوان مثال گونه ای کلای C) رشد کند وقتی در گونه دیگری (به عنوان مثال ای کلای گونه K) رشد کند بازده محصول به طرز قابل توجهی کاهش می‌یابد. میزبان سلول (در این مثال ای کلای (K به عنوان میزبان محدود کننده شناخته شده و به نظر می‌رسد توانایی کاهش فعالیت بیولوژیکی فاژلامبدا را دارد.<ref>UKWUBILE, C.A. , Microbial Analysis of Greywater from Local Bathrooms and Its Health Implications in Bali Local Government Area Taraba State Nigeria. Journal: Journal of Advances in Biotechnology. 2(1)</ref> در سال ۱۹۶۰ در آزمایشگاه‌های [[ورنر آربر]] و '''مسلسون''' نشان داده شد که محدودیت توسط برش آنزیمی فاژ DNA ایجاد شده. آنزیم درگیر در این فرایند آنزیم محدودکننده نامیده شد.<ref>Meselson, M. and R. Yuan, DNA restriction enzyme from E. coli. Nature, 1968. 217(5134): p. 1110-1114.</ref><ref>Dussoix, D. and W. Arber, Host specificity of DNA produced by Escherichia coli: II. Control over acceptance of DNA from infecting phage λ. Journal of molecular biology, 1962. 5(1): p. 37-49.</ref><ref>Lederberg, S. and M. Meselson, Degradation of non-replicating bacteriophage DNA in non-accepting cells. Journal of molecular biology, 1964. 8(5): p. 623-628.</ref>
 
آنزیم‌های محدود کننده مطالعه شده توسط آربر و مسلسون، آنزیم تیپ I بوده که به صورت تصادفی سبب برش DNA در جایگاه‌های شناسایی می‌شود.<ref>Roberts, R.J. , How restriction enzymes became the workhorses of molecular biology. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2005. 102(17): p. 5905-5908.</ref> در سال ۱۹۷۰ '''همیلتون'''، '''اسمیت'''، '''توماس''' و '''ویلکاکس''' اولین آنزیم محدود کننده تیپ ۲ (آنزیم Hind II) را از باکتری [[هموفیلوس آنفلوانزاآنفلوآنزا]] کشف کردند.<ref>Smith, H.O. and K. Welcox, A restriction enzyme from Hemophilus influenzae: I. Purification and general properties. Journal of molecular biology, 1970. 51(2): p. 379-391.</ref><ref>Kelly, T.J. and H.O. Smith, A restriction enzyme from Hemophilus influenzae: II. Base sequence of the recognition site. Journal of molecular biology, 1970. 51(2): p. 393-409.</ref> آنزیم‌های محدود کننده از این نوع در کار آزمایشگاهی بسیار مفید بوده و از آنها جهت برش DNA در جایگاه توالی شناسایی خاص استفاده می‌شود. بعدها [[دنیل ناتانس]] و کاتلین دانا نشان دادند که برش DNAی ویروس سیمین 40(SV40) توسط آنزیم‌های محدود کننده، قطعات با اندازه خاصی تولید کرده که می‌توان با استفاده از [[الکتروفورز]] ژل [[پلی اکریل آمید]] جداسازی کرد، در نتیجه نشان داده شد که از آنزیم محدود کننده برای نقشه‌برداری DNA نیز می‌توان استفاده کرد.<ref>Danna, K. and D. Nathans, Specific cleavage of simian virus 40 DNA by restriction endonuclease of Hemophilus influenzae. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1971. 68(12): p. 2913-2917.</ref>
 
به جهت کشف و شناسایی آنزیم‌ها در سال ۱۹۷۸ [[جایزه نوبل]] [[فیزیولوژی]] و [[پزشکی]] به ورنر آربر، [[دنیل ناتانس]]، [[همیلتون]] و [[اسمیت]] اهدا شد.<ref>Gigliotti, C. , Leonardos Choice. 2009: Springer.</ref> کشف آنزیم‌های محدود کننده منجر به دستکاری DNA و توسعه فناوری [[دی ان ای نوترکیب|DNAی نوترکیب]] شد که کاربردهای فراوانی دارد. به عنوان مثال سبب تولید [[پروتئین]] در مقیاس زیاد (مانند هورمون [[انسولین]] در بیماران دیابتی) شده‌است.<ref>Villa-Komaroff, L. , et al. , A bacterial clone synthesizing proinsulin. Proceedings of the National Academy of Sciences, 1978. 75(8): p. 3727-3731.</ref>
 
=== کاربردها ===
از آنزیم‌های محدود کننده جهت [[انتقال ژن]] به وکتور [[پلاسمید|پلاسمیدی]] در فرایند کلونینگ ژن و تولید پروتئین استفاده می‌شود.
 
جهت استفاده بهینه، در پلاسمیدهایی که به صورت متداول برای کلونینگ ژن استفاده می‌شوند، یک توالی کوتاه پلی لینکر(a short polylinker sequence) قرار می‌گیرد که به آن multiple cloning site یا به اختصار '''MCS''' گفته می‌شود. این توالی دارای جایگاه شناسایی آنزیم محدود کننده است و آنزیم محدود کننده قادر است این توالی را شناسایی کند.
جایگاه‌های محدود کننده تعیین می‌کند که ما از چه نوع اندونوکلئازی جهت هضم DNA باید استفاده کنیم. هنگام کلون کردن یک قطعه ژن به داخل وکتور هردو DNAی پلاسمید و ژن وارد شده با آنزیم‌های محدود کننده یکسانی برش داده می‌شوند، و سپس با کمک آنزیم DNA لیگاز به یکدیگر متصل می‌شوند.<ref>Sambrook, J. , E. Fritsch, and T. Maniatis, Molecular cloning: a laboratory manual, Cold Spring Laboratory. Cold Spring Harbor, NY. VIII. Appendix A. pBIND Vector Sequence (continued) A. pBIND Vector Sequence (continued) B. pBIND Vector Restriction Sites Enzyme# of Sites Location Dra I, 1989. 4(1857): p. 4877.</ref>
 
آنزیم‌های محدود کننده نیز می‌توانند به طور ویژه برای تشخیص آلل‌های ژن با تغییرات تک باز شناخته شده در DNA که به عنوان پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی شناخته می‌شوند، استفاده شوند.<ref>Zhang, R. , et al. , SNP Cutter: a comprehensive tool for SNP PCR–RFLP assay design. Nucleic acids research, 2005. 33(suppl 2): p. W489-W492.</ref> در این روش آنزیم محدود کننده می‌تواند برای [[ژنوتیپ]] یک DNA بدون نیاز به هزینه‌های سنگین [[توالی یابی]] ژن استفاده شود. ابتدا نمونه با آنزیم‌های محدود کننده هضم شده تا سبب تولید قطعات DNA شود و سپس قطعات با اندازه‌های مختلف توسط ژل الکتروفورز از هم جدا می‌شوند. به طور کلی آلل‌ها با جایگاه‌های شناسایی صحیح، دو باند DNA بر روی ژل تولید می‌کنند و با جایگاه‌های محدود کننده تغییر یافته برش نخواهند خورد. در صورت عدم برش، تنها یک باند بر روی ژل ایجاد می‌شود.<ref>Vandergeest, P. , Mapping nature: Territorialization of forest rights in Thailand. 1996.</ref>
 
توسط هضم آنزیمی، طول‌های متفاوتی از DNA ایجاد می‌گردد که سبب ظهور الگوی ویژه ای از باندها بعد از الکتروفورز می‌شود. از این الگو می‌تواند برای [[انگشت نگاری]] DNA استفاده گردد. در روشی مشابه، آنزیم‌های محدود کننده برای هضم DNAی ژنومی جهت تجزیه و تحلیل DNA توسط ساترن بلات استفاده شده‌است. این روش سبب می‌شود محققان بتوانند به شناسایی چگونگی تکثیر بالا از یک ژن موجود در ژنوم فرد یا چگونگی جهش‌های ژنی موجود در جمعیت بپردازند.
 
== جستارهای وابسته ==
 
== منابع ==
{{چپ چینچپ‌چین}}
{{پانویس|۲}}
<div dir="ltr">
[[رده:ژنتیک]]
[[رده:صنعت علوم زیستی]]
[[رده:ویکی‌سازی رباتیک]]