01 命名方式

限制性內(nèi)切酶的名稱通常由其來源物種的分類決定，屬名首字母+種名前兩位字母+血清型/菌株+同菌株的多種限制酶流水號羅馬數(shù)字。

例如HindIII：

“H”代表屬名Haemophilus

“in”代表種名influenzae

“d”代表血清型d

“III”用于區(qū)分來自于Haemophilus influenza血清型d的其它限制性內(nèi)切酶（如HindII和HindIII）。

又例如Eco57I：

“E”代表屬名Escherichia

“co”代表種名coli

“57”代表RFL57菌株

“I”用于區(qū)分來自于Escherichia coli RFL57菌株的其它限制性內(nèi)切酶。

早期的限制酶名稱寫法要求用斜體書寫前面代表菌株來源的字母，空一格后再用正體書寫最后的羅馬數(shù)字流水號，如Hind III，目前這種寫法在部分中文期刊上還被沿用。現(xiàn)在國際上通行的寫法已經(jīng)不再需要斜體和空格，直接用正體書寫即可。

 限制酶來源于細(xì)菌的“限制-修飾”(Restriction-Modification, R-M) 系統(tǒng)，是細(xì)菌免疫防御系統(tǒng)在胞內(nèi)的第一道防線，是在噬菌體或其他入侵DNA尚未復(fù)制之前就降解其DNA。典型的R-M系統(tǒng)由限制酶 (REase) 和甲基轉(zhuǎn)移酶 (methyltransferase, MTase) 構(gòu)成，通常成對出現(xiàn)，一般具有相同的DNA識別位點。限制酶識別雙鏈DNA上的特定序列并切割DNA，而甲基轉(zhuǎn)移酶對自身DNA同一識別位點上的腺嘌呤或胞嘧啶進(jìn)行甲基化，保護(hù)自身DNA不被限制酶切割。通常情況下，含有R-M系統(tǒng)的細(xì)菌DNA在體內(nèi)復(fù)制過程中被甲基化，而外來核酸（如噬菌體和質(zhì)粒DNA）甲基化模式與細(xì)菌自身的甲基化模式不一致，能夠被細(xì)菌的限制酶識別并切割。

圖1 細(xì)菌利用“限制-修飾”系統(tǒng)抵御噬菌體入侵

因此，根據(jù)R-M系統(tǒng)的組成方式、DNA識別序列與切割位點特征、輔助因子需求等，可以將限制酶分為Type I、II、III、IV等4個大類。下面將分兩期詳細(xì)介紹限制酶的分類。

從第二個特點可以明顯看出，Type I限制酶難以產(chǎn)生確定的切割產(chǎn)物，不適合作為基因工程工具酶。常用的基因工程菌株都需要將編碼Type I限制酶的hsd基因突變失活，從而避免外源質(zhì)粒被降解。

Type II限制酶又可劃分為諸多亞類，目前發(fā)現(xiàn)的亞類有：

圖2 Type IIP限制酶的亞基組成和切割模式

? Type IIS

Type IIS限制酶通常包含兩個結(jié)構(gòu)域，或由大小兩個亞基組成，一個識別特異的DNA序列，一個負(fù)責(zé)水解磷酸二酯鍵。常用的Type IIS限制酶識別特定的非回文序列并在識別序列一側(cè)之外切割，對切割位點的序列沒有要求，因此與Type IIP不同，Type IIS酶切產(chǎn)物一個特定方向的末端可以完全不包含識別序列。這個特性決定了Type IIS限制酶在Golden Gate無縫克隆、mRNA疫苗環(huán)狀質(zhì)粒模板線性化等場景中得到了廣泛應(yīng)用。

圖3 Type IIS限制酶的亞基組成和切割模式

Type IIS還包含了所有的Type IIB、Type IIC和Type IIG亞類，因為這三個亞類的限制酶也是在識別序列之外切割DNA。

Type IIB限制酶的組成方式比較多樣，但都是在識別位點之外兩側(cè) (both)固定距離的位置切割DNA，釋放一段包含識別位點的DNA短片段。Type IIB的識別位點中間往往還會包含一段非特異序列，例如BcgI ((10/12)CGANNNNNNTGC(12/10))。

圖4 Type IIB限制酶的亞基組成和切割模式

R：限制酶；M：甲基化酶；S：特異性序列識別結(jié)構(gòu)域

Type IIC