限制酶

黏狀末端。圖為EcoRI的切位。
平滑末端。圖為SmaI的切位。

限制酶（英語：restriction enzyme）又稱限制內切酶或限制性內切酶，全稱限制性內切核酸酶[1]，是一種能將雙股DNA切開的酶。它的切割方法是將醣類分子與磷酸之間的鍵結切斷，進而於兩條DNA鏈上各產生一個切口，且不破壞核苷酸與鹼基。切割形式有兩種，分別是可產生具有突出單股DNA的黏狀末端，以及末端平整無凸起的平滑末端。[2]由於斷開的DNA片段可由另一種稱為DNA連接酶的酶黏合，因此染色體或DNA上不同的限制片段，得以經由剪接作用而結合在一起。

限制酶在分子生物學與遺傳工程領域有廣泛的應用，此類酶最早發現於某些品系的大腸桿菌體內，這些品系能夠「限制」噬菌體對其感染，因此得名。科學家認為限制酶是細菌所演化出來對抗病毒感染，並幫助將已殖入的病毒序列移除的機制。是限制修飾系統的一部分。約翰霍普金斯大學的丹尼爾·那森斯、漢彌爾頓·史密斯與伯克利加州大學的沃納·亞伯因為限制酶的發現及研究，而共同獲得1978年的諾貝爾生理學或醫學獎。此酶最早的應用之一，是用來將胰島素基因轉殖到大腸桿菌，使其具備生產人類胰島素的能力。

命名

限制酶的命名是根據細菌種類而定，以EcoRI為例：

E Escherichia （屬）
co coli （種）
R RY13 （品系）
I 首先發現 在此類細菌中發現的順序

類型

根據限制酶的結構，輔因子的需求切位與作用方式，可將限制酶分為三種類型，分別是第一型（Type I）、第二型（Type II）及第三型（Type III）。

第一型限制酶

同時具有修飾及限制性切割的作用；另有识别DNA上特定鹼基序列的能力，通常其切割位距離识别位点可達數千個鹼基之遠，并不能准确定位切割位点，所以并不常用。例如：EcoB、EcoK。

第二型限制酶

只具有限制性切割的作用，修飾作用由其他酶進行。所识别的位置多為短的迴文序列；所剪切的鹼基序列通常即為所识别的序列。是遺傳工程上，實用性較高的限制酶種類。例如：EcoRI、HindIII。

第三型限制酶

與第一型限制酶類似，同時具有修飾及识别切割的作用。可识别短的不對稱序列，切割位與识别序列約距24-26個鹼基對，并不能准确定位切割位点，所以并不常用。例如：EcoPI、HinfIII。

例子

名称 來源 识别序列 切割位点
EcoRI Escherichia coli 
5'GAATTC
3'CTTAAG

5'---G     AATTC---3'
3'---CTTAA     G---5'
BamHI Bacillus amyloliquefaciens 
5'GGATCC
3'CCTAGG

5'---G     GATCC---3'
3'---CCTAG     G---5'
HindIII Haemophilus influenzae 
5'AAGCTT
3'TTCGAA

5'---A     AGCTT---3'
3'---TTCGA     A---5'
TaqI Thermus aquaticus 
5'TCGA
3'AGCT

5'---T   CGA---3'
3'---AGC   T---5'
NotI Nocardia otitidis 
5'GCGGCCGC
3'CGCCGGCG

5'---GC   GGCCGC---3'
3'---CGCCGG   CG---5'
HinfI Haemophilus influenzae 
5'GANTC
3'CTNAG

5'---G   ANTC---3'
3'---CTNA   G---5'
Sau3A Staphylococcus aureus 
5'GATC
3'CTAG

5'---     GATC---3'
3'---CTAG     ---3'
PovII* Proteus vulgaris 
5'CAGCTG
3'GTCGAC

5'---CAG  CTG---3'
3'---GTC  GAC---5'
SmaI* Serratia marcescens 
5'CCCGGG
3'GGGCCC

5'---CCC  GGG---3'
3'---GGG  CCC---5'
HaeIII* Haemophilus egytius 
5'GGCC
3'CCGG

5'---GG  CC---3'
3'---CC  GG---5'
AluI* Arthrobacter luteus 
5'AGCT
3'TCGA

5'---AG  CT---3'
3'---TC  GA---5'
EcoRV* Escherichia coli 
5'GATATC
3'CTATAG

5'---GAT  ATC---3'
3'---CTA  TAG---5'
KpnI[3] Klebsiella pneumonia 
5'GGTACC
3'CCATGG

5'---GGTAC  C---3'
3'---C  CATGG---5'
PstI[3] Providencia stuartii 
5'CTGCAG
3'GACGTC

5'---CTGCA  G---3'
3'---G  ACGTC---5'
SacI[3] Streptomyces achromogenes 
5'GAGCTC
3'CTCGAG

5'---GAGCT  C---3'
3'---C  TCGAG---5'
SalI[3] Streptomyces albue 
5'GTCGAC
3'CAGCTG

5'---G  TCGAC---3'
3'---CAGCT  G---5'
SphI[3] Streptomyces phaeochromogenes 
5'GCATGC
3'CGTACG

5'---G  CATGC---3'
3'---CGTAC  G---5'
XbaI[3] Xanthomonas badrii 
5'TCTAGA
3'AGATCT

5'---T  CTAGA---3'
3'---AGATC  T---5'
* = 平滑末端（blunt ends）

參考文獻

  1. ^ 高中《生物学》选择性必修 3 - 生物技术与工程，人民教育出版社
  2. ^ 存档副本. [2007-07-10]. （原始内容存档于2007-04-12）. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Molecular cell biology. Lodish, Harvey F. 5. ed. : - New York : W. H. Freeman and Co., 2003, 973 s. b ill. ISBN 0-7167-4366-3

外部連結