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核酸酶（能切斷聚核苷酸鏈磷酸二酯鍵的酶）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-22

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核酸酶

能切斷聚核苷酸鏈磷酸二酯鍵的酶

能夠?qū)⒕?/span>核苷酸鏈的磷酸二酯鍵切斷的酶，稱為核酸酶。核酸酶屬于水解酶，作用于磷酸二酯鍵的P-O 位置。

核酸酶是在核酸分解的第一步中，作用于水解核苷酸之間的磷酸二酯鍵的一種核酸。在高等動(dòng)植物中都有作用于磷酸二酯鍵的。

不同來(lái)源的核酸酶，其專一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于RNA，稱為核糖核酸酶（RNase），有些核酸酶只能作用于DNA，稱為脫氧核糖核酸酶（DNase），有些核酸酶專一性較低，既能作用于RNA也能作用于DNA，因此統(tǒng)稱為核酸酶（nuclease）。根據(jù)核酸酶作用的位置不同，又可將核酸酶分為核酸外切酶（exonuclease）和核酸內(nèi)切酶（endonuclease）。

基本信息

中文名	核酸酶
外文名	nuclease
本質(zhì)	蛋白質(zhì)
特點(diǎn)	專一性，降低反應(yīng)活化能
作用	催化磷酸二酯鍵

分類介紹

核酸外切酶

有些核酸酶能從DNA或RNA鏈的一端逐個(gè)水解下單核苷酸，所以稱為核酸外切酶。只作用于DNA的核酸外切酶稱為脫氧核糖核酸外切酶，只作用于RNA的核酸外切酶稱為核糖核酸外切酶；也有一些核酸外切酶可以作用于DNA或RNA。核酸外切酶從3′端開(kāi)始逐個(gè)水解核苷酸，稱為3′→5′外切酶，例如，蛇毒磷酸二酯酶即是一種3′→5′外切酶，水解產(chǎn)物為5′核苷酸；核酸外切酶從5′端開(kāi)始逐個(gè)水解核苷酸，稱為5′→3′外切酶，例如：牛脾磷酸二酯酶即是一種5′→3′外切酶，水解產(chǎn)物為3′核苷酸。

核酸內(nèi)切酶

核酸內(nèi)切酶催化水解多核苷酸內(nèi)部的磷酸二酯鍵。有些核酸內(nèi)切酶僅水解5′磷酸二酯鍵，把磷酸基團(tuán)留在3′位置上，稱為5′-內(nèi)切酶；而有些僅水解3′-磷酸二酯鍵，把磷酸基團(tuán)留在5′位置上，稱為3′-內(nèi)切酶。還有一些核酸內(nèi)切酶對(duì)磷酸酯鍵一側(cè)的堿基有專一要求，例如胰臟核糖核酸酶（RNaseA）即是一種高度專一性核酸內(nèi)切酶，它作用于由嘧啶核苷酸C‘3處的羥基與下一個(gè)核苷酸C5’處的磷酸形成的3‘，5’-磷酸二脂鍵，產(chǎn)物為以3′嘧啶核苷酸結(jié)尾的低聚核苷酸和以5’核苷酸開(kāi)頭的低聚核苷酸。

發(fā)展歷史

20世紀(jì)70年代，在細(xì)菌中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一類核酸內(nèi)切酶，能專一性地識(shí)別并水解雙鏈DNA上的特異核苷酸順序，稱為限制性核酸內(nèi)切酶（restriction endonuclease，簡(jiǎn)稱限制酶）。當(dāng)外源DNA侵入細(xì)菌后，限制性內(nèi)切酶可將其水解切成片段，從而限制了外源DNA在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)，而細(xì)菌本身的DNA由于在該特異核苷酸順序處被甲基化酶修飾，不被水解，從而得到保護(hù)。

限制性核酸內(nèi)切酶的研究和應(yīng)用發(fā)展很快，已提純的限制性核酸內(nèi)切酶有100多種，許多已成為基因工程研究中必不可少的工具酶。

限制性核酸內(nèi)切酶可被分成三種類型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP，全酶中的部分亞基有通過(guò)在特殊堿基上補(bǔ)加甲基基團(tuán)對(duì)DNA進(jìn)行化學(xué)修飾的活性。

Ⅰ型和Ⅲ型酶具有限制和修飾兩種作用，而特異性弱，切割位點(diǎn)的序列不固定，不已知，不宜用于基因克隆中。

Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修飾DNA，能在所識(shí)別的特殊核苷酸順序內(nèi)或附近切割DNA。因此，被廣泛用于DNA分子克隆和序列測(cè)定。

本質(zhì)研究

關(guān)于網(wǎng)上描述核酸酶的本質(zhì)是RNA，有一定誤區(qū)。

首先，核酸酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

1，如圖是核酸酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖。可以看出核酸酶是由氨基酸合成的。

2，從發(fā)展歷史上看：

RNA的催化作用是在1985年Cech等人對(duì)四膜蟲(chóng)rRNA自我剪接機(jī)制地深入研究時(shí)發(fā)現(xiàn)的。而基因工程在1980年就成功做成世界上第一只轉(zhuǎn)基因動(dòng)物（小鼠）。也就說(shuō)1980年就已經(jīng)用核酸酶來(lái)切割DNA獲取目的基因了，而RNA類酶（核酶）的催化作用是在1985年才發(fā)現(xiàn)并提出來(lái)的。

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