制限酵素1型、2型、3型の主な違いは、制限酵素1型と2型は制限酵素とメチラーゼの両方の活性を一つの大きな酵素複合体で持っているのに対し、制限酵素2型は制限酵素とメチラーゼの活性がそれぞれ独立している点です。
さらに、制限酵素1型と3型は制限部位から数百塩基離れたDNAをランダムに切断するのに対し、制限酵素2型は制限認識部位内の特定の部位でDNAを切断することも特徴です。
制限酵素1型、2型、3型は、5種類の制限酵素のうちの3種類で、制限認識部位と呼ばれる分子内の特定の部位でDNAを切断する役割を担っている。
一般に、主に原核生物が生産する広義のエンドヌクレアーゼの一種である。
主な対象分野
- 1型制限酵素とは
– 定義、構造、機能 - 制限酵素2型とは
– 定義、構造、機能 - 制限酵素3型とは
– 定義、構造、機能 - 制限酵素1型2型と3型の類似点とは
– 共通点の概要 - 制限酵素1型と2型、3型の違いとは？
– 主な違いの比較
キーワード
エンドヌクレアーゼ、1型・2型・3型制限酵素、制限酵素認識部位
制限酵素タイプ1とは
制限酵素1型は、制限酵素とメチラーゼの両方の活性を併せ持つ複雑な多サブユニット型酵素です。
また、大腸菌で初めて同定された。
また、HsdR、HsdM、HsdSの3種類のサブユニットから構成され、HsdRは制限酵素消化、HsdMはメチル化、HsdSは認識部位とメチル化部位の両方を認識するのに重要です。
図1: EcoR Iのホモ二量体構造
さらに、制限酵素1は制限酵素認識部位から1000bp以上離れたランダムな距離の部位でDNAを切断する。
また、この酵素は分子モーターの役割を果たすため、このランダムな切断に続いてDNAの転座が起こる。
一方、制限酵素1型の遺伝子は、原核生物のゲノムに多く存在する。
しかし、制限酵素1型は生化学的な重要性はあるものの、不連続な制限断片を生成するため、実用的な価値はあまりない。
制限酵素タイプ2とは
制限酵素2型は、制限酵素の一種で、制限認識部位内またはその近傍の決められた位置でDNAを切断するもので、制限酵素2型は、制限酵素の一種で、制限認識部位内またはその近傍の決められた位置でDNAを切断するものである。
また、その認識部位は回文状で、4-8ヌクレオチドの長さです。
一般に、制限酵素とメチル化酵素の独立した活性を持つホモダイマーです。
一方、ATPを用いず、マグネシウムを補酵素としてのみ必要とする。
また、制限酵素2型は、制限消化により認識部位またはその近傍を特異的に切断することで離散的な断片を生成するため、実験室ではDNA解析やクローニングに用いられることが多い。
例えば、制限酵素2型には、全く異なる構造を持ついくつかのファミリーが存在する。
例えば、制限酵素タイプ2には、全く異なる構造を持ついくつかのファミリーが存在する。
制限酵素3型とは
制限酵素3型は、制限酵素の3番目のタイプで、逆向きの2つの別々の非パリンドローム配列を認識する。
また、認識部位の下流約20-30bpのDNAを切断する。
一般に、3型制限酵素は2種類のサブユニットを持つヘテロダイマーです。
図3 制限酵素のクローニングにおける役割
一方、制限酵素3型は、制限活性とメチル化活性が同じサブユニットで起こる。
しかし、完全に消化されることは少ない。
第1種、第2種、第3種の制限酵素の類似性
- 制限酵素1型、2型、3型は、制限認識部位と呼ばれる分子内の特定の部位でDNAを切断する5つの制限酵素のうちの3つです。
- 制限酵素は、エンドヌクレアーゼの一種です。
- 種類によって、その構造や切断の仕方が異なる。
- DNA二重らせんの2つの糖-リン酸骨格にそれぞれ一度ずつ、2つの切り込みを入れる。
- 細菌、古細菌ともに、侵入してきたウイルスに対する防御のために存在する。
- バクテリアの体内では、これらの制限酵素が制限酵素消化と呼ばれるプロセスで外来DNAを切断する。
- 制限酵素とは別に、メチル化酵素という修飾酵素があり、宿主特異性部位でDNAをメチル化することにより、制限切断から宿主DNAを保護する。原核生物の制限修飾系には、この2つの酵素が存在することが重要です。
- 制限酵素は約600種類市販されており、研究室では分子クローニングなどの技術において、DNAの修飾に日常的に使用されている。
制限酵素のタイプ1、2、3の違い
定義
制限酵素1型とは、制限酵素と修飾酵素の複合体であり、認識配列から離れた場所でランダムにDNAを切断するものです。
制限酵素2型とは、認識配列に近い、あるいは認識配列内の決められた位置でDNAを切断する酵素のことで、制限酵素2型と呼ばれる。
一方、制限酵素3型は、制限酵素と修飾酵素の大きな組み合わせで、認識配列の外側を切断し、完全な消化はほとんどできない。
サブユニット
制限酵素1型は3つのサブユニットを持ち、制限酵素2型は2つのサブユニットを持つホモダイマー、制限酵素3型も複数のサブユニットを持ち、通常は2つです。
構造
構造的には、制限酵素1型は制限活性とメチラーゼ活性を併せ持つ二機能性酵素であり、制限酵素2型は制限活性とメチラーゼ活性を併せ持つ二機能性酵素です。
制限酵素2型は、制限酵素とメチラーゼ活性を別々に持つ。
一方、制限酵素3型も制限活性とメチラーゼ活性を併せ持つ2官能性酵素です。
制限とメチル化
重要なことは、制限酵素1型では制限とメチル化は当然排他的であり、制限酵素2型では制限とメチル化は別々の反応であることである。
しかし、制限酵素3型では、制限とメチル化は同時に起こる。
制限認識部位
制限酵素タイプ1は、2分割された非対称の制限認識部位を持つ。
一方、制限酵素タイプ2は4〜6bpの回文配列を持っています。
一方、制限酵素タイプ3は5-7bpの非対称な制限認識部位を持つ。
クリベージサイト
切断部位は非特異的で、制限酵素タイプ1では認識部位から1000bp以上、切断部位は認識部位と同じか近い、一方、切断部位は認識部位から24-26bp下流です。
制限事項
制限酵素1型にはATP、Mg2+、S-アデノシルメチオニンが、制限酵素2型にはMg2+が、制限酵素3型にはATPとMg2+が必要である。
DNAトランスロケーション
制限酵素タイプ1では、切断の後にDNAの転座が起こる。
しかし、制限酵素タイプ2および3では、DNAの転座が起こる。
例
EcoA 1, EcoB, EcoK I, CfrA I は制限酵素タイプ1、EcoR I BamH I, Hind III は制限酵素タイプ2、EcoP I, Hinf III, EcoP15 I は制限酵素タイプ3の一例です。
結論
制限酵素1型は、制限酵素とメチラーゼの両方の活性を同一の大きな酵素複合体に持つタイプの制限酵素の1つです。
一般に3種類のサブユニットで構成される。
また、切断部位はランダムで、認識部位から1000bp程度離れた場所に存在する。
一方、制限酵素2型は、制限酵素とメチラーゼ活性が独立しているもう一つのタイプの制限酵素です。
また、ホモダイマーであり、認識部位内またはその近傍のDNAを切断する。
一方、制限酵素3型は、3番目のタイプの制限酵素です。
重要なのは、これも制限酵素活性とメチラーゼ活性を併せ持つことである。
しかし、ヘテロダイマーであり、認識部位から24-26 bp離れたDNAをランダムに切断する。
したがって、制限酵素1型、2型、3型の主な違いは、その構造と切断のパターンにある。
