限制酶

限制酶（英语：restriction enzyme）又称限制内切酶或限制性内切酶，全称限制性内切核酸酶^[1]，是一种能将双股DNA切开的酶。它的切割方法是将糖类分子与磷酸之间的键结切断，进而于两条DNA链上各产生一个切口，且不破坏核苷酸与碱基。切割形式有两种，分别是可产生具有突出单股DNA的黏状末端，以及末端平整无凸起的平滑末端。^[2]由于断开的DNA片段可由另一种称为DNA连接酶的酶黏合，因此染色体或DNA上不同的限制片段，得以经由剪接作用而结合在一起。

黏状末端。图为EcoRI的切位。

平滑末端。图为SmaI的切位。

限制酶在分子生物学与遗传工程领域有广泛的应用，此类酶最早发现于某些品系的大肠杆菌体内，这些品系能够“限制”噬菌体对其感染，因此得名。科学家认为限制酶是细菌所演化出来对抗病毒感染，并帮助将已殖入的病毒序列移除的机制。是限制修饰系统的一部分。约翰霍普金斯大学的丹尼尔·那森斯、汉弥尔顿·史密斯与伯克利加州大学的沃纳·亚伯因为限制酶的发现及研究，而共同获得1978年的诺贝尔生理学或医学奖。此酶最早的应用之一，是用来将胰岛素基因转殖到大肠杆菌，使其具备生产人类胰岛素的能力。

命名

限制酶的命名是根据细菌种类而定，以EcoRI为例：

E	Escherichia	（属）
co	coli	（种）
R	RY13	（品系）
I	首先发现	在此类细菌中发现的顺序

类型

根据限制酶的结构，辅因子的需求切位与作用方式，可将限制酶分为三种类型，分别是第一型（Type I）、第二型（Type II）及第三型（Type III）。

第一型限制酶

同时具有修饰及限制性切割的作用；另有识别DNA上特定碱基序列的能力，通常其切割位距离识别位点可达数千个碱基之远，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，修饰作用由其他酶进行。所识别的位置多为短的回文序列；所剪切的碱基序列通常即为所识别的序列。是遗传工程上，实用性较高的限制酶种类。例如：EcoRI、HindIII。

第三型限制酶

与第一型限制酶类似，同时具有修饰及识别切割的作用。可识别短的不对称序列，切割位与识别序列约距24-26个碱基对，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	来源	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）