限制性内切酶位点优势效应

某些限制性内切酶对同一底物的不同位点切割效率不同，这种现象被称为内切酶的位点优势效应。1975年，Thomas 和 Davis（1）发现 EcoRI 并不是随机切割 λDNA 分子上的 5 个识别位点，其中对λDNA 右侧位点的切割速率比中间位点快 10 倍。Forsblum 等（2）发现 EcoRI 对腺病毒-2 不同位点的切割速率不同。Nath 和 Azzolina（3）则发现 EcoRI 和 HindIII 对 λDNA 不同位点的切割速率有 10 倍和 14 倍的差别。Brown 和 Smith 则发现 HgaI 对 φX174 DNA 某些位点的切割效率明显要高于其它位点（4）。Gingeras 和 Brooks（5）报道，腺病毒-2 上的 CTCGAG 序列很难被 PaeR7I 切割，却很容易被PaeR7I 的同裂酶 XhoI 切割，这是一个相邻序列影响切割效率的典型例子，CTCGAG 5' 末端的 CT 序列降低了切割效率。以上实例中，甲基化不是影响切割速率的因素。

某些酶只能切割有两个识别序列的底物 DNA 分子。例如，BspMI（6）、SfiI（7）和 NgoMIV（8）为同源四聚体蛋白，它们结合 2 个识别序列，并同时切开 4 个磷酸二酯键。这些酶的底物 DNA 分子上必须有两个识别位点，当只有一个识别序列时，切割就变得相当困难。这种现象虽不是很普遍，但在 IIs 型内切酶中还是相当常见的。这些酶通常情况下为单体，但切割两条链时会很快结合形成二聚体（9-11）。这些酶包括 FokI、BsgI、BpmI 和 MboII（10）。另外一些酶，如EcoRII 和 NaeI 所需的两个识别位点中，一个位点作为目标被切割，另一位点作为变构因子协助切割（12-15）。对这些酶而言，第二个协助切割的位点可以在底物 DNA 上，也可以以寡核苷酸的形式存在（12,13）。HpaII、NarI和 SacII 在某些底物的一些位点切割效率很低，或是干脆无法切开，其作用机制尚不明了（14）。

限制性内切酶的一些特性可引起位点优势效应。例如，只有一个识别位点的质粒很难被 NaeI、NarI和 BspMI 切开。

pBR322有四个 NarI 识别位点，在标准条件下，1 单位的 NarI 在 1 小时内可*切开其中的两个位点，而即使加入 50单位的 NarI 过夜消化 16 小时也不能将另外的两个位点*切开。同样地，pBR322 的四个 NaeI 识别位点中，有两个很容易被切开，第三个被切开的速率较慢，而剩下的一个zui难，切割速率仅为前者的 1/50。NarI 和 NaeI 在 λDNA 上各有一个识别位点，但即使加大酶的用量，它们也只能部分切开 λDNA。SacII 在 λDNA 上有 4 个识别位点，其中 3 个位于序列中间，这些位点的切割速率是剩下的那个靠近右末端位点（第 40,386 碱基）的 50 倍。

参考文献：

（1） Thomas, M. and Davis, R.W. （1975） J. Mol. Biol., 91, 315.

（2） Forsblum, S. et al. （1976） Nucl. Acids Res., 3, 3255.

（3） Nath, K. and Azzolina, B.A. （1981）. In J.G. Chirikjian （Ed.）, Gene Amplification and Analysis Vol. 1,（p. 113）. New York: Elsevier North Holland, Inc.

（4） Brown, N.L. and Smith, M. （1977） Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 3213–3216.

（5） Gingeras. T.R. and Brooks, J.E. （1983） Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80, 402–406.

（6） Gormley, N.A., Hillberg, A.L. and Halford, S.E. （2002） J. Biol. Chem., 277, 4034–4041.

（7） Wentzell, L.M., Nobbs, T.J. and Halford, S.E. （1995） J. Mol. Biol., 248, 581–595.

（8） Deibert, M. et al. （2000） Nat. Struct. Biol., 7, 792–799.

（9） Bitinaite, J., Wah, D.A., Aggarwal, A.K., and Schildkraut, I. （1998） Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95,10570–10575.

（10） Bath, A.J., Milsom, S.E., Gormley, N.A. and Halford, S.E. （2002） J. Biol. Chem., 277, 4024–4033.

（11） Soundararajan, M. et al. （2002） J. Biol. Chem., 277, 887–895.

（12） Krüger, D.H. et al. （1988） Nucl. Acids Res., 16, 3997–4008.

（13） Conrad. M. and Topal, M. D. （1989） Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 9707–9711.

（14） Oller, A.R. et al. （1991） Biochemistry, 30, 2543–2549.

（15） Pein, C.-D. et al. （1991） Nucl. Acids Res., 19, 5139–5142.

原文地址:/biotech/exp/TechArticle/2010/s819195452.html