限制性內(nèi)切酶是如何被發(fā)現(xiàn)的 30多年前,當人們在對噬菌體的宿主特異性的限制-修飾現(xiàn)象進行研究時,發(fā)現(xiàn)了限制性內(nèi)切酶。細菌可以抵御新病毒的入侵,而這種"限制"病毒生存的辦法則可歸功于細胞內(nèi)部可摧毀外源DNA的限制性內(nèi)切酶。*被發(fā)現(xiàn)的限制性內(nèi)切酶包括來源于大腸桿菌的EcoR I和EcoR II,以及來源于Heamophilus influenzae的Hind II和Hind III。這些酶可在特定位點切開DNA,產(chǎn)生可體外連接的基因片段。
研究者很快發(fā)現(xiàn)內(nèi)切酶是研究限制性內(nèi)切酶的主要功能是保護細菌不受噬菌體的感染,這一觀點已被人們廣泛接受。它們作為微生物免疫機制的一部分行使其功能。當一個沒有限制性內(nèi)切酶的細菌被病毒感染時,大部分病毒顆粒都能成功地進行感染。然而一個有限制性內(nèi)切酶的同種細菌被成功感染的比率顯著下降。出現(xiàn)更多的限制性內(nèi)切酶將會起到多重保護作用;而一個擁有4到5種各自獨立的限制性內(nèi)切酶將會使細胞堅不可摧。
限制性內(nèi)切酶常常伴隨一到兩種修飾酶(甲基化酶)出現(xiàn)。后者的作用是保護細胞自身的DNA不被限制性內(nèi)切酶破壞。修飾酶識別的位點與相應(yīng)的限制性內(nèi)切酶相同,但只甲基化每條鏈中的一個堿基,而不是切開DNA鏈。限制性內(nèi)切酶識別位點處的甲基基團伸入到雙螺旋的大溝中去,阻礙了限制性內(nèi)切酶的作用。這樣,限制性內(nèi)切酶和它的"搭檔"--甲基化酶一起就構(gòu)成了限制-修飾(R-M)系統(tǒng)。在一些R-M系統(tǒng)中,限制性內(nèi)切酶和修飾酶是兩種不同的蛋白,它們各自獨立行使自己的功能;而在另一些系統(tǒng)中,兩種功能由同一種限制-修飾酶的不同亞基,或是同一亞基的不同結(jié)構(gòu)域來執(zhí)行。
