Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Гусейнов / Лекция 3.3 Ферменты, праймеры и ДНК

.docx
Скачиваний:
83
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
188.1 Кб
Скачать

Лекция 3.12

Эндонуклеазы рестрикции

Эндонуклеазы рестрикции, рестриктазы (от лат. restrictio — ограничение) — группа ферментов, относящихся к классу гидролаз, катализирующих гидролиз фосфодиэфирных связей чужеродных ДНК в большинстве прокариотических (бактерии и сине-зеленые водоросли) и некоторых других организмах и выполняющие тем самым "иммунную" функцию. Это ферменты, «узнающие» определенные последовательности (сайты рестрикции) в двухцепочечной ДНК. Их выделяют преимущественно из прокариотических клеток.

Примечания

Рестриктазы – дорогие ферменты! Связанные с ними затраты могут быть

сведены к минимуму, если следовать приведенным ниже правилам.

А. Чтобы отобрать небольшое количество фермента из упаковки с концентрированным раствором рестриктазы, быстро коснитесь кончиком стеклянной микропипетки разового пользования (на 5 мкл) поверхности раствора фермента. Таким способом можно отобрать всего 0,1 мкл раствора фермента.

Б. Рестриктазы стабильны при хранении при –20оС в буфере, содержащем 50% глицерин. При проведении расщепления ДНК растриктазами приготовьте реакционную смесь, содержащую все компоненты, кроме фермента. Достаньте из морозильника фермент и сразу же поместите его в лед. Работайте как можно быстрее, чтобы фермент находился вне морозильника минимальное время. Сразу же после использования поместите фермент обратно в морозильник.

В. Используйте минимальные объемы реакционной смеси, уменьшая в ней

количество воды, насколько это возможно. Проверьте, однако, чтобы объем внесенной рестриктазы составлял менее 1/10 конечного объема реакционной смеси, иначе активность фермента может ингибироваться глицерином.

Г. Когда ДНК необходимо обработать двумя или более рестриктазами, реакцию можно проводить одновременно при условии, что оба фермента функционируют в одном и том же буфере. В противном случае первым следует использовать фермент, функционирующий в буфере с более низкой ионной силой. После этого в реакционную смесь можно добавить необходимое количество соли и второй фермент (ферменты) и продолжить инкубацию.

Краткое описание некоторых ферментов рестрикции

Название

Aat II

Сайт узнавания

GACGTC CTGCAG

Источник

Из штамма E.coli несущего клонированный ген Aat II из Acetobacter aceti

Субстрат для определения активности

ДНК фага лямбда

Единица активности

За единицу активности принимается количество фермента, необходимое для гидролиза 1 мкг ДНК фага лямбда за 1 час при 37°С в 50 мкл реакционной смеси.

Оптимальный SE-буфер

Y (33 mM Tris-ацетат (pH 7.9 при 25°C); 10 mM магний-ацетат; 66 mM калий-ацетат; 1 mM DTT.)

Активность фермента в различных буферах в процентах от максимальной:

B

G

O

W

Y

10 - 25

25 - 50

10 - 25

25 - 50

100

Оптимальная температура

37oC

Условия хранения

10 mM Tris-HCl (pH 7.5); 50 mM NaCl; 0.1 mM EDTA; 200 ug/ml BSA; 1 mM DTT; 50% глицерин; Хранить при -20°С. Срок хранения фермента 1 год с даты проверки, указанной на фасовке

Лигирование

После гидролиза 10-кратным избытком фермента более 90% фрагментов ДНК сшиваются ДНК-лигазой и могут быть повторно расщеплены.

Неспецифический гидролиз

Картина специфического гидролиза не изменяется при обработке 1 мкг ДНК 10 ед фермента в течение 16 часов при 37°С.

Чувствительность к метилированию

не проверялось

Инактивация 20 мин при

65oC

Литература:

Sugisaki H., Maekawa Y., Kanazawa S., Takanami M. Nucleic Acid Res. 10:5747-5752(1982)

Теоретические электрофореграммы разделения фрагментов ДНК в 1%-ном агарозном геле 1хТБЕ для наиболее популярных плазмидных и вирусных ДНК:

Длины фрагментов на дорожке

13273, 10739, 9980, 1945

ДНК аденовируса-2

M

1

2

3

4

5

M

M - маркер, 1 - ДНК аденовируса-2, 2 - ДНК фага Лямбда, 3 - ДНК фага T7, 4 - pUC19, 5 - pBR322

Название

Hinf I

Сайт узнавания

GANTC CTNAG

Источник

Из штамма E.coli несущего клонированный ген HinfI из Haemophilus influenzae

Субстрат для определения активности

ДНК фага лямбда

Единица активности

За единицу активности принимается количество фермента, необходимое для гидролиза 1 мкг ДНК фага лямбда за 1 час при 37°С в 50 мкл реакционной смеси.

Оптимальный SE-буфер

O (50 mM Tris-HCl (pH 7.6 при 25°C); 10 mM MgCl2; 100 mM NaCl; 1 mM DTT.)

Активность фермента в различных буферах в процентах от максимальной:

B

G

O

W

Y

25 - 50

75 - 100

100

75 - 100

75 - 100

Оптимальная температура

37oC

Условия хранения

10 mM Tris-HCl (pH 7.5); 50 mM NaCl; 0,1 mM EDTA; 1 mM DTT; 200 μg/ml BSA; 50% глицерин; Хранить при -20°С. Срок хранения фермента 1 год с даты проверки, указанной на фасовке

Лигирование

После гидролиза 20-кратным избытком фермента более 90% фрагментов ДНК сшиваются ДНК-лигазой и могут быть повторно расщеплены.

Неспецифический гидролиз

Картина специфического гидролиза не изменяется при обработке 1 мкг ДНК 40 ед фермента в течение 16 часов при 37°С.

Чувствительность к метилированию

не проверялось

Инактивация 20 мин при

80oC

Примечание

С ферментом поставляется 10 Х SE-буфер O.

Название

Hind III

  

Сайт узнавания

AAGCTT TTCGAA

Источник

Из штамма E.coli несущего клонированный ген HindIII из Haemophilus influenzae Rd

Субстрат для определения активности

ДНК фага лямбда

Единица активности

За единицу активности принимается количество фермента, необходимое для гидролиза 1 мкг ДНК фага лямбда за 1 час при 37°С в 50 мкл реакционной смеси.

Оптимальный SE-буфер

W (10 mM Tris-HCl (pH 8.5 при 25°C); 10 mM MgCl2; 100 mM NaCl; 1 mM DTT.) + BSA

Активность фермента в различных буферах в процентах от максимальной:

B

G

O

W

Y

10 - 25

25 - 50

0 - 10

100

0 - 10

Оптимальная температура

37oC

Условия хранения

10 mM Tris-HCl (pH 7.5); 250 mM NaCl; 0.1 mM EDTA; 200 μg/ml BSA; 7 mM 2-меркаптоэтанол; 50% глицерин; Хранить при -20°С. Срок хранения фермента 1 год с даты проверки, указанной на фасовке

Лигирование

После гидролиза 50-кратным избытком фермента более 90% фрагментов ДНК сшиваются ДНК-лигазой и могут быть повторно расщеплены.

Неспецифический гидролиз

Картина специфического гидролиза не изменяется при обработке 1 мкг ДНК 40 ед фермента в течение 16 часов при 37°С.

Чувствительность к метилированию

не проверялось

Инактивация 20 мин при

80oC

Примечание

Для достижения 100% активности BSA следует добавлять в реакционную смесь до концентрации 100 мкг/мл. С ферментом поставляется 10 Х SE-буфер W, BSA.

Литература:

Old, R., Murray, K., Roizes, G. J. Mol. Biol. 92: 331-339 (1975).  В.А. Чернухин, М.А. Абдурашитов, В.Н. Томилов, Д.А. Гончар, С.Х. Дегтярев Сравнительный рестрикционный анализ хромосомной ДНК крысы in vitro и in silico // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю. А. Овчинникова, 2006, т. 2, №3, с. 39-46

Теоретические электрофореграммы разделения фрагментов ДНК в 1%-ном агарозном геле 1хТБЕ для наиболее популярных плазмидных и вирусных ДНК:

Длины фрагментов на дорожке

15000, 10000, 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000, 1000

Маркер

M

1

2

3

4

5

M

M - маркер, 1 - ДНК аденовируса-2, 2 - ДНК фага Лямбда, 3 - ДНК фага T7, 4 - pUC19, 5 - pBR322

Название

EcoR I

Сайт узнавания

GAATTC CTTAAG

Источник

Из штамма E.coli несущего клонированный ген EcoR I из Escherichia coli

Субстрат для определения активности

ДНК фага лямбда

Единица активности

За единицу активности принимается количество фермента, необходимое для гидролиза 1 мкг ДНК фага лямбда за 1 час при 37°С в 50 мкл реакционной смеси.

Оптимальный SE-буфер

SE-буфер EcoRI (100 mM Tris-HCl (pH 7.6 при 25°C); 10 mM MgCl2; 50 mM NaCl; 1 mM DTT.) + BSA

Активность фермента в различных буферах в процентах от максимальной:

B

G

O

W

Y

50 - 75

75 - 100

75 - 100

75 - 100

50 - 75

Оптимальная температура

37oC

Условия хранения

10 mM Tris-HCl (pH 7.5); 200 mM NaCl; 0.1 mM EDTA; 7 mM 2-меркаптоэтанол; 200 μg/ml BSA; 50% глицерин; Хранить при -20°С. Срок хранения фермента 1 год с даты проверки, указанной на фасовке

Лигирование

После гидролиза 40-кратным избытком фермента более 90% фрагментов ДНК сшиваются ДНК-лигазой и могут быть повторно расщеплены.

Неспецифический гидролиз

Картина специфического гидролиза не изменяется при обработке 1 мкг ДНК 40 ед фермента в течение 16 часов при 37°С.

Чувствительность к метилированию

не проверялось

Инактивация 20 мин при

65oC

Примечание

При большом избытке фермента, при использовании неоптимального буфера возможно появление звездчатой активности. Длительная инкубация c BSA не рекомендуется из-за появления звездчатой активности. Для достижения 100% активности BSA следует добавлять в реакционную смесь до концентрации 100 мкг/мл. С ферментом поставляется 10 Х SE-буфер EcoRI, BSA.

Литература:

Albertsen, H.M., Le Paslier, D., Abderrahim, H., Dausset, J., Cann, H., Cohen, D. Nucleiv Acids Res. 17: 808 (1989).  В.А. Чернухин, М.А. Абдурашитов, В.Н. Томилов, Д.А. Гончар, С.Х. Дегтярев Сравнительный рестрикционный анализ хромосомной ДНК мыши in vitro и in silico // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю. А. Овчинникова, 2007, 3, №4, с. 19-27.  В.А. Чернухин, М.А. Абдурашитов, В.Н. Томилов, Д.А. Гончар, С.Х. Дегтярев Сравнительный рестрикционный анализ хромосомной ДНК крысы in vitro и in silico // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии имени Ю. А. Овчинникова, 2006, т. 2, №3, с. 39-46

Теоретические электрофореграммы разделения фрагментов ДНК в 1%-ном агарозном геле 1хТБЕ для наиболее популярных плазмидных и вирусных ДНК:

Длины фрагментов на дорожке

15000, 10000, 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000, 1000

Маркер

M

1

2

3

4

5

M

M - маркер, 1 - ДНК аденовируса-2, 2 - ДНК фага Лямбда, 3 - ДНК фага T7, 4 - pUC19, 5 - pBR322

Название

BamH I

Сайт узнавания

GGATCC CCTAGG

Источник

Из штамма E.coli несущего клонированный ген BamHI из Bacillus amyloliquefaciens H

Субстрат для определения активности

ДНК фага лямбда

Единица активности

За единицу активности принимается количество фермента, необходимое для гидролиза 1 мкг ДНК фага лямбда за 1 час при 37°С в 50 мкл реакционной смеси.

Оптимальный SE-буфер

G (10 mM Tris-HCl (pH 7.6 при 25°C); 10 mM MgCl2; 50 mM NaCl; 1 mM DTT.) + BSA

Активность фермента в различных буферах в процентах от максимальной:

B

G

O

W

Y

25 - 50

100

75 - 100

75 - 100

25 - 50

Оптимальная температура

37oC

Условия хранения

10 mM Tris-HCl (pH 7.6); 50 mM NaCl; 0.1 mM EDTA; 100 μg/ml BSA; 1mM DTT; 50% глицерин; Хранить при -20°С. Срок хранения фермента 1 год с даты проверки, указанной на фасовке

Лигирование

После гидролиза 50-кратным избытком фермента более 90% фрагментов ДНК сшиваются ДНК-лигазой и могут быть повторно расщеплены.

Неспецифический гидролиз

Картина специфического гидролиза не изменяется при обработке 1 мкг ДНК 40 ед фермента в течение 16 часов при 37°С.

Чувствительность к метилированию

Не блокируется при перекрывании dam-метилированием (GmATC) : GGATCC.

Инактивация 20 мин при

65oC

Примечание

Большой избыток фермента приводит к появлению звездчатой активности. Для достижения 100% активности BSA следует добавлять в реакционную смесь до концентрации 100 мкг/мл. С ферментом поставляется 10 Х SE-буфер G, BSA.

Литература:

Wilson, G.A. and Young, F.E. J. Mol. Biol. 97: 123-125 (1975). Roberts, R.J., Wilson, G.A., Young, F.E. Nature 265: 82-84 (1977)

Теоретические электрофореграммы разделения фрагментов ДНК в 1%-ном агарозном геле 1хТБЕ для наиболее популярных плазмидных и вирусных ДНК:

Длины фрагментов на дорожке

15000, 10000, 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, 4000, 3000, 2000, 1000

Маркер

M

1

2

3

4

5

M

M - маркер, 1 - ДНК аденовируса-2, 2 - ДНК фага Лямбда, 3 - ДНК фага T7, 4 - pUC19, 5 - pBR322

Теоретические электрофореграммы разделения фрагментов ДНК в 1%-ном агарозном геле 1хТБЕ для наиболее популярных плазмидных и вирусных ДНК: Длины фрагментов на дорожке

16841, 7233, 6771, 6527, 5626, 5504

ДНК фага Лямбда

M

1

2

3

4

5

M

M - маркер, 1 - ДНК аденовируса-2, 2 - ДНК фага Лямбда, 3 - ДНК фага T7, 4 - pUC19, 5 - pBR322