प्रतिबंध एंजाइम कार्य, क्रिया का तंत्र, प्रकार और उदाहरण

प्रतिबंध एंजाइम वे एंडोनिक्लेयर्स हैं जिनका उपयोग कुछ आर्किया और बैक्टीरिया द्वारा उनके अंदर वायरस के प्रसार को रोकने या "प्रतिबंधित" करने के लिए किया जाता है। वे विशेष रूप से बैक्टीरिया में आम हैं और विदेशी डीएनए के खिलाफ उनकी रक्षा प्रणाली का हिस्सा हैं जिन्हें प्रतिबंध / संशोधन प्रणाली के रूप में जाना जाता है.

ये एंजाइम विशिष्ट स्थानों पर दोहराए गए डीएनए के काटने, प्रजनन और अतिरिक्त ऊर्जा के उपयोग के बिना उत्प्रेरित करते हैं। अधिकांश को मैग्नीशियम या अन्य विचलन वाले cofactors की उपस्थिति की आवश्यकता होती है, हालांकि कुछ को ATP या S-adenosyl methionine की भी आवश्यकता होती है.

1978 में डैनियल नाथन, आर्बर वर्नर और हैमिल्टन स्मिथ द्वारा प्रतिबंध संबंधी एंडोन्यूक्लाइजेस की खोज की गई थी, जिन्हें उनकी खोज के लिए चिकित्सा का नोबेल पुरस्कार मिला था। इसका नाम आमतौर पर उस जीव से मिलता है, जहां वे पहली बार देखे गए हैं.

इस तरह के एंजाइमों का व्यापक रूप से डीएनए क्लोनिंग विधियों और अन्य आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिक इंजीनियरिंग रणनीतियों के विकास में उपयोग किया जाता है। विशिष्ट अनुक्रमों की पहचान की इसकी विशेषताओं और मान्यता स्थलों के करीब अनुक्रमों को काटने की क्षमता उन्हें आनुवांशिक प्रयोग में शक्तिशाली उपकरण बनाती है.

किसी विशेष डीएनए अणु पर काम करने वाले प्रतिबंध एंजाइमों द्वारा उत्पन्न टुकड़े का उपयोग उन स्थानों के बारे में जानकारी का उपयोग करके मूल अणु के "मानचित्र" को फिर से बनाने के लिए किया जा सकता है जहां एंजाइम डीएनए को काटते हैं।.

कुछ प्रतिबंध एंजाइमों की डीएनए में समान मान्यता साइट हो सकती है, लेकिन वे जरूरी नहीं कि इसे उसी तरह से काटें। इस प्रकार, ऐसे एंजाइम होते हैं जो ब्लंट एंड को छोड़ने वाले कट बनाते हैं और जो एंजाइम कोसिव को छोड़ते हुए कटते हैं, जिनके आणविक जीव विज्ञान में विभिन्न अनुप्रयोग होते हैं.

वर्तमान में सैकड़ों अलग-अलग व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रतिबंध एंजाइम हैं, जो विभिन्न वाणिज्यिक घरों द्वारा पेश किए जाते हैं; ये एंजाइम विभिन्न उद्देश्यों के लिए "कस्टम" आणविक कैंची की तरह काम करते हैं.

सूची

• 1 कार्य
• 2 तंत्र क्रिया
• 3 प्रकार
  • 3.1 प्रकार मैं प्रतिबंध एंजाइमों
  • 3.2 प्रकार II प्रतिबंध एंजाइम
  • 3.3 प्रकार III प्रतिबंध एंजाइम
  • 3.4 प्रकार IV प्रतिबंध एंजाइम
  • 3.5 प्रकार वी प्रतिबंध एंजाइम
• 4 उदाहरण
• 5 संदर्भ

कार्यों

प्रतिबंध एंजाइम पोलीमरेज़ के विपरीत कार्य की सेवा करते हैं, क्योंकि वे न्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में आसन्न न्यूक्लियोटाइड के बीच फॉस्फोडिएस्टर बांड के भीतर एस्टर बॉन्ड को हाइड्रोलाइज या तोड़ते हैं।.

आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिक इंजीनियरिंग में वे व्यापक रूप से अभिव्यक्ति और क्लोनिंग वैक्टर के निर्माण के लिए और साथ ही विशिष्ट अनुक्रमों की पहचान के लिए उपकरण का उपयोग करते हैं। वे पुनः संयोजक जीनोम के निर्माण के लिए भी उपयोगी होते हैं और उनमें जैव-जैविकीय क्षमता बहुत होती है.

जीन थेरेपी में हाल ही की प्रगति कुछ जीनों को वैक्टर में पेश करने के लिए प्रतिबंध एंजाइमों का वर्तमान उपयोग करती है जो ऐसे जीनों को जीवित कोशिकाओं के परिवहन के लिए वाहन हैं, और संभवतः कोशिका जीनोम में प्रदर्शन करने की क्षमता है स्थायी परिवर्तन.

क्रिया का तंत्र

प्रतिबंध एंजाइम दोहरे-फंसे डीएनए के काटने को उत्प्रेरित कर सकते हैं, हालांकि कुछ एकल-फंसे डीएनए अनुक्रमों और यहां तक ​​कि आरएनए को भी पहचानने में सक्षम हैं। कट अनुक्रमों की मान्यता के बाद होता है.

एक्शन का तंत्र डीएनए के प्रत्येक कतरा के फॉस्फेट समूह और एक डीऑक्सीराइबोज़ के बीच फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस में होता है। कई एंजाइमों को उसी स्थान पर काटने में सक्षम होते हैं, जहां वे पहचानते हैं, जबकि अन्य 5 या 9 जोड़े के बीच या उसके पहले आधारों को काटते हैं।.

आम तौर पर ये एंजाइम फॉस्फेट समूह के 5 'छोर पर कटते हैं, जिससे डीएनए के टुकड़े 5' फॉस्फोरिल एंड और टर्मिनल 3 'हाइड्रॉक्सिल एंड से बढ़ते हैं।.

चूंकि डीएनए में मान्यता साइट के साथ प्रोटीन सीधे संपर्क में नहीं आते हैं, इसलिए उन्हें तब तक क्रमिक रूप से अनुवाद किया जाना चाहिए जब तक कि वे विशिष्ट साइट तक नहीं पहुंचते हैं, शायद डीएनए स्ट्रैंड पर "स्लाइडिंग" तंत्र के माध्यम से।.

एंजाइमेटिक कट के दौरान, डीएनए के प्रत्येक स्ट्रैंड के फॉस्फोडिएस्टर लिंकेज को प्रतिबंध एंजाइमों के सक्रिय स्थलों में से एक के भीतर तैनात किया जाता है। जब एंजाइम मान्यता और कटिंग साइट को छोड़ देता है, तो यह गैर-विशिष्ट क्षणिक संघों के माध्यम से ऐसा करता है.

टाइप

वर्तमान में, पांच प्रकार के प्रतिबंध एंजाइम ज्ञात हैं। नीचे, प्रत्येक का एक संक्षिप्त विवरण:

टाइप I प्रतिबंध एंजाइम

ये एंजाइम तीन सबयूनिट्स के साथ बड़े पेंटामेरिक प्रोटीन हैं, एक प्रतिबंध, एक मिथाइलेशन और दूसरा डीएनए में अनुक्रम की मान्यता के लिए। ये एंडोन्यूक्लियूज बहुक्रियाशील प्रोटीन हैं जो प्रतिबंध और संशोधन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में सक्षम हैं, उनके पास एटीपास गतिविधि है और डीएनए टोपोइज़ोमेरेज़ भी है.

इस प्रकार के एंजाइमों की खोज की जाने वाली पहली एंडोन्यूक्लाइजेस थीं, उन्हें 1960 के दशक में पहली बार शुद्ध किया गया था और तब से उनका गहन अध्ययन किया गया है.

टाइप I एंजाइम का व्यापक रूप से जैव-प्रौद्योगिकीय उपकरण के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है, क्योंकि कटिंग साइट मान्यता स्थल से 1,000 बेस जोड़े तक की चर दूरी पर हो सकती है, जो उन्हें प्रयोगात्मक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने के मामले में अविश्वसनीय बनाती है.

टाइप II प्रतिबंध एंजाइम

वे होमोडाइमर या टेट्रामर्स से बने एंजाइम हैं जो लंबाई में 4 और 8 बीपी के बीच परिभाषित स्थानों पर डीएनए काटते हैं। ये कटिंग साइटें आम तौर पर पलिंड्रोमिक होती हैं, अर्थात, वे उन अनुक्रमों को पहचानती हैं जो दोनों दिशाओं में एक ही तरह से पढ़े जाते हैं.

बैक्टीरिया में टाइप II प्रतिबंध एंजाइमों में से कई डीएनए को काटते हैं जब वे अपने विदेशी चरित्र को पहचानते हैं, क्योंकि उनके पास विशिष्ट संशोधन नहीं होते हैं जो स्वयं के डीएनए के पास होना चाहिए।.

ये सबसे सरल प्रतिबंध एंजाइम हैं क्योंकि उन्हें डीएनए अनुक्रमों को पहचानने और कटौती करने के लिए मैग्नीशियम (Mg +) के अलावा किसी भी कैफ़ेक्टर की आवश्यकता नहीं होती है.

सटीक पदों में डीएनए में सरल अनुक्रमों को पहचानने और काटने में टाइप II प्रतिबंध एंजाइमों की सटीकता आणविक जीव विज्ञान की अधिकांश शाखाओं में सबसे अधिक इस्तेमाल और अपरिहार्य में से एक बनाती है।.

टाइप II प्रतिबंध एंजाइमों के समूह के भीतर कुछ गुणों के अनुसार वर्गीकृत कई उपवर्ग हैं जो प्रत्येक के लिए अद्वितीय हैं। इन एंजाइमों का वर्गीकरण वर्णमाला के अक्षरों को जोड़कर किया जाता है, एंजाइम के नाम के बाद ए से जेड तक.

उनकी उपयोगिता के लिए जाने जाने वाले कुछ उपवर्ग निम्नलिखित हैं:

उपवर्ग IIA

वे विभिन्न उपनिवेशों के डिमर हैं। वे असममित अनुक्रमों को पहचानते हैं और एंजाइमों को काटने की पीढ़ी के लिए आदर्श अग्रदूत के रूप में उपयोग किया जाता है.

उपवर्ग IIB

वे एक और डिमर से बने होते हैं और मान्यता क्रम के दोनों तरफ डीएनए को काटते हैं। उन्होंने मान्यता स्थल से परे बेस जोड़े की एक श्रृंखला में डीएनए के दोनों किस्में काट दिए.

उपवर्ग IIC

इस प्रकार के एंजाइम डीएनए स्ट्रैंड के विभाजन और संशोधन के कार्यों के साथ पॉलीपेप्टाइड हैं। इन एंजाइमों ने दोनों किस्में को विषम रूप से काट दिया.

उपवर्ग IIE

इस उपवर्ग के एंजाइमों का उपयोग जेनेटिक इंजीनियरिंग में सबसे अधिक किया जाता है। उनके पास एक उत्प्रेरक साइट है और आम तौर पर एक एलोस्टेरिक प्रभावकारक की आवश्यकता होती है। इन एंजाइमों को एक कुशल कटौती करने के लिए अपने मान्यता अनुक्रम की दो प्रतियों के साथ बातचीत करने की आवश्यकता होती है। इस उपवर्ग के भीतर ही इकोरिआई और इकोरी नामक एंजाइम होते हैं.

टाइप III प्रतिबंध एंजाइम

टाइप III प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस केवल दो सबयूनिट्स से बना है, एक डीएनए मान्यता और संशोधन के लिए जिम्मेदार है, जबकि दूसरा अनुक्रम काटने के लिए जिम्मेदार है.

इन एंजाइमों को अपने कामकाज के लिए दो कोफ़ेक्टर्स की आवश्यकता होती है: एटीपी और मैग्नीशियम। इस प्रकार के प्रतिबंध एंजाइमों में दो असममित मान्यता साइटें होती हैं, डीएनए को एटीपी-निर्भर तरीके से ट्रांसलेट करते हैं और मान्यता स्थल से सटे 20 से 30 बीपी के बीच काटते हैं।.

आईवी प्रतिबंध एंजाइम टाइप करें

टाइप IV एंजाइमों की पहचान करना आसान है क्योंकि वे डीएनए को मेथिलिकरण टैग के साथ काटते हैं, वे कई अलग-अलग सबयूनिट से बने होते हैं जो डीएनए अनुक्रम को पहचानने और काटने के लिए जिम्मेदार होते हैं। ये एंजाइम कॉफ़ेक्टर्स जीटीपी और डाइवलेंट मैग्नीशियम के रूप में उपयोग करते हैं.

काटने के लिए विशिष्ट साइटों में न्यूक्लियोटाइड चेन शामिल हैं जिनमें मेथिलेटेड या हाइड्रोक्सीमेथिलेटेड साइटोसिन के अवशेषों के साथ न्यूक्लिक एसिड के एक या दोनों किस्में शामिल हैं।.

टाइप वी प्रतिबंध एंजाइम

यह वर्गीकरण CRISPER-Cas प्रकार के एंजाइमों को समूहित करता है, जो हमलावर जीवों के विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों की पहचान करते हैं और काटते हैं। कैस एंजाइमों ने हमलावर जीवों को पहचानने और उन पर हमला करने के लिए आरएनए संश्लेषित गाइडिंग आरआईएसपीआर के एक स्ट्रैंड का उपयोग किया है.

प्रकार V के रूप में वर्गीकृत एंजाइम I, II और II एंजाइमों द्वारा संरचित पॉलीपेप्टाइड हैं। वे लगभग किसी भी जीव के डीएनए के वर्गों में कटौती कर सकते हैं और लंबाई की एक बड़ी सीमा के साथ। उनके लचीलेपन और उपयोग में आसानी इन एंजाइमों को टाइप II एंजाइम के साथ-साथ आज आनुवंशिक इंजीनियरिंग में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में से एक बनाती है.

उदाहरण

न्यूक्लिओटाइड प्रतिस्थापन की दरों के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए, डीएनए पॉलीमॉर्फिम्स का पता लगाने के लिए प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग किया गया है, विशेष रूप से जनसंख्या आनुवांशिकी और माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का उपयोग करते हुए विकासवादी अध्ययन में।.

वर्तमान में, विभिन्न प्रयोजनों के साथ जीवाणुओं के परिवर्तन के लिए उपयोग किए जाने वाले वैक्टर में मल्टीकालोनाक साइटें हैं जहां कई प्रतिबंध एंजाइमों के लिए मान्यता स्थल पाए जाते हैं।.

इन एंजाइमों में, पहली बार प्राप्त और वर्णित इकोरी, II, III, IV और V सबसे लोकप्रिय हैं ई। कोलाई; HindIII, से एच। इन्फ्लूएंजा और बम्हि की बी। एमाइलोलिफ़ैसिएन्स.

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