موضوع مقاله: اندونوکلئازهای محدودکننده | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اندونوکلئازهای محدودکننده | مقدمه: آنزیم‌های محدودکننده یک آنزیم محدودکننده یا آندونوکلئاز محدودکننده اغلب از گروه هیدرولازهاست که به‌طور اختصاصی، توالی خاصی از دی ان ای را شناسایی کرده و آن را برش می‌دهند. | ## بخش 1: اندونوکلئازهای محدودکننده | در صورتی که توالی‌هایی توسط عواملی مثل متیله‌شدن تغییر یافته باشند مورد شناسائی آنزیم قرار نمی‌گیرند. این آنزیم‌ها در باکتری‌ها و آرکی‌ها یافت شده و یک مکانیسم دفاعی علیه ویروس‌های مهاجم ارائه می‌دهند،Arber, W. در حالیکه DNAی میزبان توسط آنزیم اصلاح‌کننده (یک متیل ترنسفراز) که سبب تصحیح DNAی پروکاریوت می‌شود، حفظ می‌شود. تاکنون بیش از ۳۰۰۰ آنزیم محدودکننده شناسایی شده‌اند که بیش از ۶۰۰ تا از آن‌ها به صورت تجاری در دسترس می‌باشند.Roberts, R.J. این آنزیم‌ها به‌طور معمول برای اصلاح DNA در آزمایشگاه استفاده می‌شوند و یک ابزار حیاتی در شبیه‌سازی مولکولی می‌باشندOld, R.W. آن‌ها به این نتیجه رسیدند که باکتریوفاژ لامبدا که می‌تواند در یک سویه از اشریشیا کلی (به عنوان مثال گونه‌ای 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 محدودکننده شناخته شده و به نظر می‌رسد توانایی کاهش فعالیت بیولوژیکی فاژلامبدا را دارد.UKWUBILE, C.A. 2(1) در سال ۱۹۶۰ در آزمایشگاه‌های ورنر آربر و مسلسون نشان داده شد که محدودیت توسط برش آنزیمی فاژ DNA ایجاد شده. آنزیم‌های محدودکننده از این نوع در کار آزمایشگاهی بسیار مفید بوده و از آن‌ها جهت برش DNA در جایگاه توالی شناسایی خاص استفاده می‌شود. | ## بخش 2: اندونوکلئازهای محدودکننده | بعدها دنیل ناتانس و کاتلین دانا نشان دادند که برش DNAی ویروس سیمین 40(SV40) توسط آنزیم‌های محدودکننده، 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 محدودکننده برای نقشه‌برداری DNA نیز می‌توان استفاده کرد.Danna, K. به جهت کشف و شناسایی آنزیم‌ها در سال ۱۹۷۸ جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی به ورنر آربر، دنیل ناتانس، همیلتون و اسمیت اهدا شد.Gigliotti, C. کشف آنزیم‌های محدودکننده منجر به دستکاری DNA و توسعه فناوری DNAی نوترکیب شد که کاربردهای فراوانی دارد. انواع به‌طور طبیعی اندونوکلئازهای محدودکننده بر اساس ترکیب و کوفاکتورهای ضروری مورد نیاز آنزیم، ماهیت توالی هدف و ساختار جایگاه برش DNAی مناسب با جایگاه هدف، به چهار گروه (۱٬۲٬۳٬۴) دسته‌بندی شده‌اند.Bickle, T.A. همه انواع آنزیم‌ها توالی کوتاه و ویژه DNA را شناسایی کرده و قطعات خاص با انتهای ´۵ - فسفات ایجاد می‌کنند. انواع آنزیم‌های محدودکننده شامل: آنزیم‌های تیپ ۱ این آنزیم‌ها در جایگاه دور از مکان تشخیص، برش ایجاد می‌کنند. این آنزیم‌ها پروتئین‌های چند منظوره با هردو فعالیت محدودکنندگی و متیلازی می‌باشند آنزیم‌های تیپ ۲ در داخل محدوده یا در فاصله کوتاهی از جایگاه شناسایی برش ایجاد می‌کنند. اکثراً برای فعالیت نیازمند منیزیم بوده و آنزیم‌های تک عملکردی مستقل از متیلاز می‌باشند. نیازمند ATP (اما بدون تجزیه آن) هستند اما حضور اس آدنوزیل ال متیونین ضروری نمی‌باشد. | ## بخش 3: اندونوکلئازهای محدودکننده | آنزیم‌های تیپ ۴ این آنزیم‌ها DNAهای تغییر یافته (به عنوان مثال DNAهای متیله شده، هیدروکسی متیله و گلیکوزیل هیدروکسی متیله) را شناسایی کرده و برش می‌دهند. این توالی دارای جایگاه شناسایی آنزیم محدودکننده است و آنزیم محدودکننده قادر است این توالی را شناسایی کند. جایگاه‌های محدودکننده تعیین می‌کند که ما از چه نوع اندونوکلئازی جهت هضم DNA باید استفاده کنیم. آنزیم‌های محدودکننده نیز می‌توانند به‌طور ویژه برای تشخیص آلل‌های ژن با تغییرات تک باز شناخته شده در DNA که به عنوان پلی مورفیسم تک نوکلئوتیدی شناخته می‌شوند، استفاده شوند.Zhang, R. در این روش آنزیم محدودکننده می‌تواند برای ژنوتیپ یک DNA بدون نیاز به هزینه‌های سنگین توالی یابی ژن استفاده شود. ابتدا نمونه با آنزیم‌های محدودکننده هضم شده تا سبب تولید قطعات DNA شود و سپس قطعات با اندازه‌های مختلف توسط ژل الکتروفورز از هم جدا می‌شوند. به‌طور کلی آلل‌ها با جایگاه‌های شناسایی صحیح، دو باند DNA بر روی ژل تولید می‌کنند و با جایگاه‌های محدودکننده تغییر یافته برش نخواهند خورد. توسط هضم آنزیمی، طول‌های متفاوتی از DNA ایجاد می‌گردد که سبب ظهور الگوی ویژه‌ای از باندها بعد از الکتروفورز می‌شود. در روشی مشابه، آنزیم‌های محدودکننده برای هضم DNAی ژنومی جهت تجزیه و تحلیل DNA توسط ساترن بلات استفاده شده‌است. | ## جمع‌بندی | 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.