제한효소
다른 표기 언어 restriction endonuclease , 制限酵素요약 세균이 박테리오파지라고 불리는 세균성 바이러스로부터 자신을 방어하는 효소. 박테리오파지는 자신의 DNA를 세균의 세포 속에 집어넣어 복제하는데, 제한 효소는 외부로부터 침입해오는 이 박테리오파지의 DNA를 많은 조각으로 자름으로써 이것이 세균의 내부에서 복제되는 것을 막는다. 제한 효소라는 이름은 세균을 감염시킬 수 있는 박테리오파지의 종류를 제한하는 능력 때문에 붙여졌다. 그리고 아 효소는 세균의 세포로부터 분리되어 실험실에서 필요한 유전자를 포함하고 있는 DNA 조각을 조작하는 데 사용할 수 있다. 이 때문에 제한효소는 DNA 재조합 기술에서 필수적인 도구로 사용된다.
세균의 세포 속에서 외부에서 들어온 DNA를 절단함으로써 병원체를 없애는 효소.
제한효소는 세균의 세포로부터 분리하여 실험실에서 유전자를 포함하고 있는 DNA 조각을 조작하는 데 사용할 수 있다. 이 때문에 제한효소는 DNA 재조합 기술에서 필수적인 도구로 사용된다.
세균은 제한효소를 이용해 박테리오파지 또는 파지라고 부르는 세균성바이러스로부터 자신을 방어한다. 박테리오파지는 세균에 침입할 때, 자신의 DNA를 세균의 세포 속에 집어넣어 복제한다. 제한효소는 박테리오파지의 DNA를 많은 조각으로 자름으로써 그것이 복제되는 것을 막는다.
제한효소는 세균에 감염할 수 있는 박테리오파지의 종류를 제한하는 능력 때문에 그러한 이름이 붙었다.
제한효소는 뉴클레오타이드 염기들(이중나선의 DNA 분자를 이루는 4가지 기본 단위인 아데닌·사이토신·티민·구아닌)의 짧은 특정 배열을 인식한다. 이러한 부위들은 인식 배열(recognition sequence)이라 부르며, DNA 전체에 무작위적으로 분포하고 있다. 세균의 종류에 따라 제한효소가 인식할 수 있는 뉴클레오타이드의 배열이 모두 다르다.
제한효소가 어떤 배열을 인식하면, 그것은 뉴클레오타이드들 사이의 결합을 가수분해(물 분자를 첨가함으로써 화학결합을 해체시키는 것)하는 반응을 촉매함으로써 DNA 분자를 절단한다. 세균들은 자신들의 인식 배열을 위장함으로써 이런 방식으로 자신의 DNA가 손상되는 것을 막는다. 메틸라아제(methylase)라는 효소는 인식 배열 내에 존재하는 아데닌이나 사이토신 염기에 메틸기(CH3)를 첨가해 변형시킴으로써 제한효소의 공격으로부터 보호해준다.
제한효소와 그에 대응하는 메틸라아제가 세균의 제한 및 변형계를 이룬다.
제한효소에는 I, II, III형의 3집단이 있다. I형과 III형은 제한 작용과 메틸라아제의 작용이 하나의 커다란 효소 복합체에 의해 이루어진다는 점에서 서로 비슷하며, 제한효소가 메틸라아제와 별도로 작용하는 II형과 구별된다. II형은 또한 인식부위 내의 특정 부위에 있는 DNA를 절단한다는 점에서도 다른 두 종류의 제한효소와 구별된다.
나머지 두 제한효소는 때로는 인식배열에서 수백 개나 되는 염기를 절단하는 등 무작위적으로 DNA를 절단한다.
1960년대에 II형의 제한효소가 발견되어, 그 정체가 소상히 밝혀졌다. 이들 효소가 DNA의 특정 부위를 정확하게 절단하는 능력을 이용해 연구자들은 유전자를 포함하고 있는 조각을 분리하여 그것을 DNA의 다른 분자들과 재조합할 수 있게 되었다. II형의 제한효소는 다양한 세균들로부터 2,500가지 이상이 확인되었다.
이들 효소는 길이가 4∼8개의 염기로 이루어진 뚜렷한 배열을 약 200가지나 인식한다. 제한효소의 이름은 그것을 만드는 세균의 속(屬)과 종(種) 및 계통의 이름에서 만들어진다. 예를 들면, EcoR1 효소는 Escherichia coli(대장균) RY13 계통에 의해 만들어진다.