2.6其它工具酶
2.6.1末端脱氧核苷酸转移酶(terminal transferase)
Bol1um早在1958年首次从小牛胸腺中纯化并称为小牛胸腺DNA聚合酶,后来因其催化聚合时不需模板的特点改名为末端转移酶。该酶最大的特点是在不需要模板的前提下,催化5′脱氧核苷三磷酸进行5′→3′方向的局和作用,逐个地将脱氧核苷酸分子加到线性DNA分子的3′-OH末端。该酶的催化活性是非特异性的,即对4种dNTP中的任何一种都有效,因此,当反应体系中只有一种dNTP存在时,就形成仅由一种核苷酸组成的3′尾巴,也称同聚物尾巴。如果加入的dNTP是经过标记的,则在3′端形成标记的同聚物尾巴。
用途:①给外源DNA或载体DNA分子加上互补的同聚物尾巴,以创造粘性末端,便于重组;②用于DNA片段3′端的放射性同位素标记。
2.6.2 T4多核苷酸酸激酶(T4 polynucleotide kinase)
T4多核苷酸酸激酶来源T4噬菌体感染的大肠杆菌培养物,是T4噬菌体的pseT基因编码的一种蛋白质。其基本功能是催化ATP分子中的γ-磷酸基团转移给DNA或RNA分子的5′-OH端,即将5′-OH末端变为5′-P末端。
用途:①寡核苷酸5′端的磷酸化,以便进行连接反应;②DNA或RNA的末端标记,用作寡核苷酸探针和DNA测序。
2.6.3碱性磷酸酶(alkaline phosphatase)
碱性磷酸酶根据其来源分为:细菌碱性磷酸酶(BAP)、小牛肠碱性磷酸酶(CIP)、虾碱性磷酸酶(SAP),且所有的酶都是Zn(II)金属酶。虽然不同类型的碱性磷酸酶有不同的理化性质,但其共同的特性是能催化核酸分子脱掉5′端的磷酸基团,从而使DNA或RNA片段的5′-P末端转换成5′-OH末端,即脱磷作用。
基因工程中常用的是BAP和磁盘,比较而言CIP更常用,因其在60~70℃条件下保温10min就可以使其完全失活,而终止反应;而BAP是耐热酶,必须用酚-氯仿反复提取才能除去,终止反应,并且CIP的活性高出BAP10~20倍。
用途:①DNA分子片段5′端去磷酸化,防止自身连接;②与T4多核苷酸激酶连用,用于DNA分子的末端标记。
2.6.4单链核酸内切酶
S1核酸酶是从米曲霉(Aspergillus oryzae)中分离的高度单链特异的内切酶,在最适的酶催反应条件下,降解单链DNA的速率要比双链DNA的快75 000倍。这种酶的活性表现需要低水平的Zn2+离子的存在,最适pH值范围为4.0~4.3。S1核酸酶的主要功能是催化RNA或单链DNA分子降解成为5′单核苷酸,同时它也能作用于双链核酸分子的单链区,并从此处切断核酸分子。S1核酸酶的主要用途:①打开双链cDNA合成中产生的发夹环;②去除DNA片段中突出的单链尾以产生平端;③分析DNA-RNA杂交体的结构。
Bal31核酸酶是由海生菌(Alteromonas espeliana)提取的。该酶具有高度特异的单链脱氧核糖核酸内切酶活性,也可在缺口或超螺旋卷曲瞬间出现的单链区域降解双链环状DNA或在3′或5′端,渐进地降解双链线性DNA。Bal 31核酸酶具有核糖核酸酶活性,能降解rRNA和tRNA。该酶反应需要Ca2+和Mg2+为辅助因子。Ca2+的特异螯合剂EDTA可终止该酶的水解反应。Bal 31核酸酶的主要用途:①用于不同长度的删除突变克隆实验及基因结构、机能分析;②绘制DNA限性内切图谱;③研究超螺旋DNA的二级结构和致畸剂引起的双链DNA螺旋结构变化。
2.6.5核酸外切酶(exonuclease )
核酸外切酶是一类能从多核苷酸链的一端开始按序催化水解3、5-磷酸二酯键,降解核苷酸的酶。其水解的最终产物是单个的核苷酸(DNA为dNMP,RNA为NMP)。按作用的特性差异可以将其分为单链的核酸外切酶和双链的核酸外切酶。
单链的核酸外切酶包括大肠杆菌核酸外切酶Ⅰ(exoⅠ)和核酸外切酶Ⅶ(exoⅦ)。核酸外切酶Ⅶ(exoⅦ)能够从5′-末端或3′-末端呈单链状态的DNA分子上降解DNA,产生出寡核苷酸短片段,而且是唯一不需要Mg2+离子的活性酶,是一种耐受性很强的核酸酶。核酸外切酶Ⅶ(exoⅦ)可以用来测定基因组DNA中一些特殊的间隔序列和编码序列的位置。它只切割末端有单链突出的DNA分子,实际操作时需要配合解旋酶操作。
双链的核酸外切酶包括大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ(exoⅢ)、λ噬菌体核酸外切酶(λexo)以及T7噬菌体基因6核酸外切酶等。大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ(exo Ⅲ)具有多种催化功能,可以降解双链DNA分子中的许多类型的磷酸二酯键。其中主要的催化活性是催化双链DNA按3′→5′的方向从3′-OH末端释放5′-单核苷酸。大肠杆菌核酸外切酶Ⅲ(exoⅢ)通过其3′→5′外切酶活性使双链DNA分子产生出单链区,经过这种修饰的DNA再配合使用Klenow酶,同时加进带放射性同位素的核苷酸,便可以制备特异性的放射性探针。
λ噬菌体核酸外切酶(λexo)最初是从感染了λ噬菌体的大肠杆菌细胞中纯化出来的。这种酶催化双链DNA分子从5′-P末端进行逐步的水解释放出5′-单核苷酸。但不能降解5′-OH末端。
2.6.6甲基化酶(methylase)
甲基化酶同限制性内切酶具有完全相同的识别序列。甲基化酶识别序列中的某个碱基发生甲基化,保护DNA不被相应的限制酶所切割。如:Dam 甲基化酶可在 GATC 序列中的腺嘌呤 N6 位置上引入甲基;Dcm 甲基化酶识别 CCAGG 或 CCTGG 序列,在第二个胞嘧啶 C 的 C5 位置上引入甲基。