마인드 맵 갤러리 생물학-2장 유전공학 마인드맵을 위한 도구로서의 효소
생물학 2장에 나오는 유전공학의 도구효소에 대한 마인드맵입니다. 유전공학과목의 설계에는 도구효소의 성질과 특징이 포함됩니다.
2023-11-16 23:39:36에 편집됨2장 유전공학을 위한 도구효소
제한효소
기능: 이중 가닥 DNA 분자의 특정 서열을 인식하고 이중 가닥 DNA를 절단합니다(주로 원핵 박테리아에서 발견되며 박테리아가 외부 DNA의 침입을 제한하는 데 도움이 됨)
제한 변형 시스템(박테리아 방어 시스템)
제한: 이는 특정 유형의 박테리아가 제한 엔도뉴클레아제의 작용을 통해 침입하는 외부 DNA를 파괴하여 외부 DNA에 의한 생물학적 세포의 침입을 제한할 수 있음을 의미합니다.
변형: 생물학적 세포의 DNA 분자는 메틸화효소의 작용을 통해 특정 염기 위치에서 메틸화됩니다. 이는 자신의 제한 엔도뉴클레아제에 의한 손상으로부터 DNA를 보호할 수 있습니다.
유형 II 제한 엔도뉴클레아제
기본 기능
이중 가닥 DNA 분자에서 4-8개 염기쌍의 특정 서열을 인식합니다.
대부분의 효소의 절단 부위는 인식 서열의 내부 또는 양쪽에 있습니다.
절단 순서를 고전적인 회전 대칭 회문 구조로 식별합니다.
DNA를 절단하여 5' 인산기와 3' 수산기를 포함하는 말단을 생성합니다.
오프셋 절단은 끈끈한 끝을 생성하고, 대칭 축을 따라 절단하면 평평한 끝을 생성합니다.
효소반응의 작동
대부분의 II형 효소에는 유사한 반응 조건이 필요합니다.
다중 효소 결합 효소 가수분해
원칙적으로 동일한 염 농도를 요구하는 효소는 동시에 소화될 수 있지만, 효소 절단 부위가 겹칠 수는 없습니다.
염분 농도 요건이 다른 효소
더 비싼 효소에 필요한 염 농도를 사용하고, 더 저렴한 효소의 복용량을 늘리며, 동시에 효소적으로 가수분해합니다.
저염효소가 먼저 자르고, 그 다음에 소금을 넣고, 고염효소가 다시 자릅니다.
한 효소가 먼저 절단한 다음 완충액을 바꾸고 다른 효소가 다시 절단합니다.
효소 활성에 영향을 미치는 요인
1||| DNA 샘플 순도
불순물: 단백질, 페놀, 클로로포름, 에탄올, EDTA, SDS, NaC 등
접근하다
효소량 증가 : 1μg DNA에 10U 효소
총 반응량 증가
반응 시간 연장
2||| DNA 샘플의 메틸화 수준: 인식 서열에서 특정 뉴클레오티드의 메틸화는 효소의 활성을 강력하게 제한합니다.
3||| DNA 분자 구조
특정 제한 엔도뉴클레아제는 선형 DNA를 소화하는 것보다 슈퍼코일 플라스미드 DNA 또는 바이러스 DNA를 절단하는 데 몇 배 더 많은 효소가 필요합니다.
일부 핵산 제한 엔도뉴클레아제는 제한 효소 부위를 다른 위치에서 절단하며 효율성도 크게 다릅니다.
4||| 엔도뉴클레아제의 완충 특성: 고농도의 효소, 고농도의 글리세롤, 낮은 이온 강도, 극단적인 pH 값 등은 일부 엔도뉴클레아제의 인식 및 절단 서열에서 낮은 특이성, 즉 스타 활성을 유발합니다.
5||| 소화 반응 온도: 대부분의 제한 엔도뉴클레아제의 표준 반응 온도는 37°C입니다.
제한효소 반응 종료
대부분의 효소: 65°C 온수 욕조에서 5분간
일부 내열성 효소(예: BamH Ⅰ 및 Hae Ⅱ): 종결 반응 용액을 추가합니다(용액의 최종 농도가 10 mmol/L에 도달하도록 0.5 mol/L EDTA를 첨가하여 Mg2를 킬레이트함).
애플리케이션
특정 부위의 DNA를 절단하여 특정 제한 효소 단편을 생성합니다.
제한 효소에 의한 절단은 재조합을 위한 동일한 접착성 말단을 생성합니다.
DNA의 제한 지도 만들기
유전자 라이브러리 구축
서던 블로팅
DNA 소화 단계 (0.2-1.0μg DNA 소화)
적절한 양의 DNA 용액을 추가합니다.
적절한 10× 제한 효소 분해 완충액 2 μL를 추가하고 혼합합니다.
1~2U 제한효소를 넣고 섞어주세요
위의 혼합된 반응물을 적절한 온도에 놓고 필요한 시간 동안 배양합니다.
0.5mol/L 추가
DNA 중합효소
특성
대장균 DNA 중합효소 I(DNA pol I)
활동적인
5'->3' DNA 중합효소 활성
5'->3' 엑소뉴클레아제 활성
3'->5' 엑소뉴클레아제 활성
기본 사용
닉 번역: 5'->3' 엑소뉴클레아제와 중합효소 활동이 함께 작용하여 닉을 발전시킵니다.
32P 표지 DNA 프로브의 준비
Escherichia coli DNA 중합효소 I 대형 단편(Klenow 효소)
기본 속성
출처: Escherichia coli DNA 중합효소 Ⅰ은 서브틸리신으로 처리되어 Klenow 효소인 큰 펩타이드 세그먼트의 N 말단 3분의 1을 얻습니다.
5'->3' DNA 중합효소 활성을 가지고 있습니다. 3'->5' 엑소뉴클레아제 활성을 가지고 있습니다. 5'->3' 엑소뉴클레아제 활성 상실
기본 사용
1||| 엔도뉴클레아제에 의해 생성된 5' 끈적끈적한 말단을 채우세요.
2||| DNA 단편의 동위원소 말단 표지
3||| cDNA 두 번째 가닥 합성
4||| 디데옥시 사슬 말단 종결 방법에 의한 DNA 서열 결정
T4-DNA 중합효소
기본 기능
① 5'->3' DNA 중합효소 활성 ② 3'->5' 엑소핵분해효소 활성 ③ 5'->3' 엑소뉴클레아제 활성 부족 ④ dNTP가 없으면 어느 3'-OH 말단에서도 exo-cleavage가 가능 ⑤ 한 종류의 dNTP만 있는 경우, 상보적인 뉴클레오티드가 노출되면 엑소분해가 중지됩니다. ⑥ 4개의 dNTP가 모두 존재할 때 중합 활성이 지배적입니다.
기본 사용
①엔도뉴클레아제에 의해 생성된 3' 끈끈한 말단을 잘라냅니다.
② DNA 단편의 동위원소 말단 표지
T7 박테리오파지 DNA 중합효소
기본 기능
① 5'->3' DNA 중합효소 활성 ② 3'->5' 엑소뉴클레아제 활성 ③ 알려진 DNA 중합효소 중 가장 강한 진행성을 가짐 ④ 변형 후 디데옥시 사슬 종결법을 이용하여 긴 단편 DNA에 대한 시퀀싱 효소가 됩니다.
기본 사용
더 긴 DNA 단편에 대한 프라이머 확장 반응
채우기 또는 교환(변위) 반응을 통한 신속한 최종 라벨링
말단 데옥시뉴클레오티딜 전이효소(TdT)
기본 기능
출처: 송아지 흉선
주형이 없는 DNA 중합효소는 3'-OH 말단에 dTNP를 무작위로 통합합니다.
기본 사용
벡터 또는 표적 DNA에 상보적인 동종중합체 꼬리 추가
DNA 단편의 3' 말단의 동위원소 표지
RNA 의존성 DNA 중합효소(역전사효소)
기본 기능
(1) RNA에 의한 cDNA 합성
(2) DNA-RNA 하이브리드 가닥에서 RNA 가닥의 양방향 절단(RNase H 활성)
(3) DNA 유도 DNA 중합 활성
일반적으로 사용되는 역전사효소
AMV: 정제된 조류 골수모세포종 바이러스 유래 역전사효소(42°C에서 기능)
MMLV: E. coli의 Moloney murine leukemia virus (MMLV) 역전사효소 유전자 발현산물 (37°C에서 기능)
기본 사용
진핵생물 유전자의 RNA를 DNA로 전사하고 cDNA 라이브러리를 구축합니다.
5' 돌출부가 있는 DNA 단편의 3' 말단을 평가 및 라벨링하고 프로브를 준비합니다.
DNA 서열 분석을 위해 Klenow 단편을 대체합니다.
내열성 DNA 중합효소(Taq 효소)
열 안정성
이온 의존성
낮은 충실도: 5'->3' 중합효소 활성과 5'->3' 엑소뉴클레아제 활성을 보유합니다. 그러나 3'->5' 수정 활성은 없으며 합성된 계산 조각 끝에 추가 아데닐레이트 A가 추가됩니다.
핵산 변형 효소
T4-폴리뉴클레오티드 키나제(T4-PNK)
특성: ATP의 γ-인산염 그룹이 DNA 또는 RNA의 5'-OH 말단으로 전달되는 것을 촉매합니다.
목적: 프로브 말단의 동위원소 라벨링에 사용됩니다.
알칼리성 포스포모노에스테라제: DNA와 RNA에서 5' 인산염 그룹을 제거합니다.
기능: 핵산 분자에서 5' 인산염 그룹의 제거를 촉매하여 DNA 또는 RNA 단편의 5'-P 끝을 5'-OH 끝으로 변환합니다. 분자 복제에서의 역할은 사이의 자가 결찰을 방지하는 것입니다. 끈적 끈적한 끝.
기본 사용
벡터 DNA의 5' 말단 인산기를 제거하여 벡터 자체의 고리화를 방지하고 재조합 속도를 향상시킵니다.
DNA와 RNA에서 5' 인산염 그룹을 제거한 다음 T4 폴리뉴클레오티드 키나아제로 최종 라벨을 붙입니다.
송아지 흉선 알칼리성 포스포모노에스테라제(CIP): 68°C에서 비활성화됨
E. coli 염기성 인산염 모노에스테르 결합(BAP): 68°C에서 안정하고 페놀 추출에 대한 저항성
단일 가닥 엑소뉴클레아제: 엑소뉴클레아제 VII(ExoVII)
😋
이중 가닥 엑소뉴클레아제
엑소뉴클레아제 III(ExoIII)
😋
람다 엑소뉴클레아제(λExo)
😋
단일 가닥 엔도뉴클레아제: S1 뉴클레아제
기본 특성: Aspergillus oryzae에서 유래 ① 단일 가닥 DNA를 설명하는 것은 이중 가닥 DNA를 설명하는 것보다 75,000배 빠릅니다. ② 필수 Zn2 ③ 최적의 oH 범위: 4.0~4.3 ④ NaCl 필요 : 10~300mmol/L
기본 반응
① 단일 가닥 DNA 또는 RNA의 엔도큐션 😋
② 내부에 틈이나 틈이 있는 이중 가닥 DNA 또는 RNA 😋
중요한 용도
① DNA 단편의 단일 가닥 돌출부를 제거하고 끝이 뭉툭한 모양으로 만듭니다. ② cDNA 합성 시 형성된 헤어핀 구조 제거 ③ S1 nuclease protection 실험을 통한 mRNA 양 분석 ④ 성숙한 mRNA와 게놈 DNA의 혼성화는 이 효소에 의한 가수분해와 결합되어 인트론의 위치를 찾을 수 있습니다 ⑤ 점진적 결실 돌연변이의 끝 부분을 다듬습니다.
단일 가닥 엔도-이중 가닥 엑소뉴클레아제: Bal31 뉴클레아제
기본 기능
DNA 리가아제
일반적으로 사용되는 효소
대장균 DNA 리가제: NAD+[니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드]를 보조 인자로 사용
T4 박테리오파지 T4 리가제: ATP(아데노신 삼인산)를 보조인자로 사용합니다.
동일한 작용 메커니즘
기본 속성
이중 가닥 DNA의 틈새에서 포스포디에스테르 결합을 복구합니다.
RNA 가닥에 결합된 DNA 가닥의 틈에서 포스포디에스테르 결합을 복구합니다.
무딘 말단 이중 가닥 DNA 분자 연결
반응 조건
😋
끈끈한 끝 연결
편평한 끝 연결
T4 DNA 리가제를 사용한 직접 결찰
동거인과 꼬리 연결
커넥터로 연결
DNA 어댑터 결찰