限制酶

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。

黏狀末端。圖為EcoRI的切位。

平滑末端。圖為SmaI的切位。

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；另有識別DNA上特定鹼基序列的能力，通常其切割位距離識別位點可達數千個鹼基之遠，並不能準確定位切割位點，所以並不常用。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。所識別的位置多為短的迴文序列；所剪切的鹼基序列通常即為所識別的序列。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，同時具有修飾及識別切割的作用。可識別短的不對稱序列，切割位與識別序列約距24-26個鹼基對，並不能準確定位切割位點，所以並不常用。例如：EcoPI、HinfIII。

例子

名稱	來源	識別序列	切割位點
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《生物學》選擇性必修 3 - 生物技術與工程，人民教育出版社
2. 存档副本. [2007-07-10]. （原始內容存檔於2007-04-12）.
3. 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

• Restriction Enzyme Digestion of DNA Protocol （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Restriction enzymes: protein data bank molecule of the month （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Restriction Homepage （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） - Six different tools