限制性内切酶是如何被发现的 30多年前,当人们在对噬菌体的宿主特异性的限制-修饰现象进行研究时,发现了限制性内切酶。细菌可以抵御新病毒的入侵,而这种"限制"病毒生存的办法则可归功于细胞内部可摧毁外源DNA的限制性内切酶。*被发现的限制性内切酶包括来源于大肠杆菌的EcoR I和EcoR II,以及来源于Heamophilus influenzae的Hind II和Hind III。这些酶可在特定位点切开DNA,产生可体外连接的基因片段。
研究者很快发现内切酶是研究限制性内切酶的主要功能是保护细菌不受噬菌体的感染,这一观点已被人们广泛接受。它们作为微生物免疫机制的一部分行使其功能。当一个没有限制性内切酶的细菌被病毒感染时,大部分病毒颗粒都能成功地进行感染。然而一个有限制性内切酶的同种细菌被成功感染的比率显著下降。出现更多的限制性内切酶将会起到多重保护作用;而一个拥有4到5种各自独立的限制性内切酶将会使细胞坚不可摧。
限制性内切酶常常伴随一到两种修饰酶(甲基化酶)出现。后者的作用是保护细胞自身的DNA不被限制性内切酶破坏。修饰酶识别的位点与相应的限制性内切酶相同,但只甲基化每条链中的一个碱基,而不是切开DNA链。限制性内切酶识别位点处的甲基基团伸入到双螺旋的大沟中去,阻碍了限制性内切酶的作用。这样,限制性内切酶和它的"搭档"--甲基化酶一起就构成了限制-修饰(R-M)系统。在一些R-M系统中,限制性内切酶和修饰酶是两种不同的蛋白,它们各自独立行使自己的功能;而在另一些系统中,两种功能由同一种限制-修饰酶的不同亚基,或是同一亚基的不同结构域来执行。
