核酸内切酶的种类

 

来源公众号：Scientific Visualization　作者：humannet 

好的，下面给你系统地梳理核酸内切酶（Endonuclease）的种类，侧重在作用于DNA/RNA的类型，并联系你之前问的DNA/甲基化背景来说明👇

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一、什么是核酸内切酶？

核酸内切酶：在水解核酸时，从多核苷酸链内部切断磷酸二酯键

• ⚠️ 区别于核酸外切酶（Exonuclease）——从5′或3′末端逐个切除核苷酸

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二、按底物分类

类型	作用底物	举例
DNA内切酶	单/双链 DNA	限制性内切酶、DNase I（可内切）、Spo11
RNA内切酶	RNA（常单链）	RNase A、RNase III、Dicer、RNase H（RNA–DNA杂交）
双功能	RNA–DNA杂交等	RNase H

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三、最重要的一类：限制性内切酶（Restriction Endonucleases, RE）

细菌/古菌防御系统成分，分子生物学最常用。

① 按识别与切割方式（传统Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ型）：

✅ Ⅱ型（最常用）

• 识别特定短序列（多4–8 bp），在序列内或附近切割
• 不需要 ATP，切割与识别合一
• 例：EcoRI、HindIII、BamHI、HpaII（识别 CCGG，受甲基化影响）

进一步细分：

• Ⅱ型（对称切割）：产生粘性/平末端
• 同裂酶（Isoschizomers）：不同酶切同一位点（如 HpaII 与 MspI 都切 CCGG，但对甲基化敏感不同）
• Ⅱs型：识别位点外偏移切割（用于 Golden Gate 组装）

⚠️ Ⅰ型

• 识别特异，但切割随机、远离识别位点，需 ATP、S‑腺苷甲硫氨酸 → 实验中不用

⚠️ Ⅲ型

• 识别特异，切割在识别位点旁约 24–26 bp，需 ATP

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四、按是否依赖序列特异性

🔹 序列特异性内切酶（Sequence‑specific）

• 限制性内切酶（Ⅱ型）
• 某些真核内切酶：如 FEN1（ flap endonuclease）、XPF/ERCC1（识别结构+短序列背景）

🔹 非特异性/结构依赖性内切酶

• DNase I：可内切 ds/ssDNA，无严格序列偏好（受染色质状态影响）
• Micrococcal Nuclease：偏好切割 ssDNA / 连接区，常用于核小体定位
• RNase A：切单链 RNA 中 pyrimidine（C/U）位点——有碱基偏好但非严格序列框定

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五、特殊功能的内切酶（与DNA代谢相关）

酶	功能	备注
Topoisomerase I/II	切开一条/两条 DNA 链再连接	严格说具内切酶活性，但归拓扑异构酶类
Spo11（酵母）/PRDM9相关	程序性 DSB 引发同源重组	在减数分裂中”故意”切断 DNA
AP endonuclease（APE1）	切脱嘌呤/脱嘧啶位点 5′侧	碱基切除修复（BER）关键酶
Cas9 / Cpf1	向导 RNA 引导，在靶位点产生 DSB	可视为”可编程限制性内切酶”
RNase III / Dicer	切 dsRNA → siRNA/miRNA	RNAi 通路

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六、联系你之前问的 CpG 甲基化 🧬

• 有些Ⅱ型限制酶对 CpG 甲基化敏感：
  • HpaII 切 C↓CGG，若 inner C 甲基化（5mCpG）→ ❌ 不切
  • MspI 切同样位点，对甲基化不敏感 → ✅ 仍切👉 可利用这对酶做简化甲基化分析（MSP / MSRE）

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✅ 一句话总结

核酸内切酶包括：限制性内切酶（尤其Ⅱ型最常用）、非特异性 DNase/RNase、修复/重组相关内切酶（APE1、FEN1、Spo11等）、以及CRISPR‑Cas 这类可编程内切酶。按底物分 DNA / RNA 内切酶，按特异性分序列特异型和结构/非特异性型。

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