能够将聚
核苷酸链的磷酸二键切断的酶,称为核酸酶。核酸酶属于水解酶,作用于磷酸二酯键的P-O 位置。
核酸酶是在核酸分解的第一步中,作用于
水解核酸之间的磷酸二酯键的一种核酸。在高等动植物中都有作用于磷酸二酯键的。
不同来源的核酸酶,其专一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于
核糖核酸,称为核糖核酸酶(RNase),有些核酸酶只能作用于
脱氧核糖核酸,称为脱氧核糖核酸酶(DNase),有些核酸酶专一性较低,既能作用于RNA也能作用于DNA,因此统称为核酸酶(nuclease)。根据核酸酶作用的位置不同,又可将核酸酶分为核酸外切酶(exonuclease)和核酸内切酶(endonuclease)。
有些核酸酶能从DNA或RNA链的一端逐个
水解下单
核苷酸,所以称为核酸外切酶。只作用于DNA的核酸外切酶称为脱氧核糖核酸外切酶,只作用于
核糖核酸的核酸外切酶称为核糖核酸外切酶;也有一些核酸外切酶可以作用于
脱氧核糖核酸或RNA。核酸外切酶从3′端开始逐个水解核苷酸,称为3′→5′外切酶,例如,
蛇毒磷酸二酯酶即是一种3′→5′外切酶,水解产物为5′核苷酸;核酸外切酶从5′端开始逐个水解核苷酸,称为5′→3′外切酶,例如:
牛脾磷酸二酯酶即是一种5′→3′外切酶,水解产物为3′核苷酸。
核酸内切酶催化
水解多核苷酸内部的磷酸二酯键。有些核酸内切酶仅水解5′磷酸二酯键,把磷酸基团留在3′位置上,称为5′-内切酶;而有些仅水解3′-磷酸二酯键,把磷酸基团留在5′位置上,称为3′-内切酶。还有一些核酸内切酶对
磷酸酯键一侧的
碱基有专一要求,例如胰脏核糖核酸酶(RNaseA)即是一种高度专一性核酸内切酶,它作用于由
核苷酸C‘3处的羟基与下一个核苷酸C5’处的磷酸形成的3‘,5’-磷酸二脂键,产物为以3′嘧啶核苷酸结尾的低聚核苷酸和以5’核苷酸开头的低聚核苷酸。
20世纪70年代,在细菌中陆续发现了一类
核酸内切酶,能专一性地识别并
水解双链
脱氧核糖核酸上的特异核苷酸顺序,称为限制性核酸内切酶(restriction endonuclease,简称限制酶)。当外源DNA侵入细菌后,限制性内切酶可将其水解切成片段,从而限制了外源DNA在细菌细胞内的表达,而细菌本身的DNA由于在该特异
核苷酸顺序处被甲基化酶修饰,不被水解,从而得到保护。
限制性核酸内切酶的研究和应用发展很快,已提纯的限制性核酸内切酶有100多种,许多已成为
基因工程研究中必不可少的工具酶。
限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶
水解脱氧核糖核酸需要消耗
atp,全酶中的部分亚基有通过在特殊
碱基上补加
甲基基团对DNA进行
化学修饰的活性。
Ⅰ型和Ⅲ型酶具有限制和修饰两种作用,而特异性弱,切割位点的序列不固定,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饰DNA,能在所识别的特殊
核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此,被广泛用于DNA
分子克隆和序列测定。
1,如图是核酸酶的 三级结构示意图。可以看出核酸酶是由
氨基酸合成的。