Las endonucleasas de restricción se encuentran en?

Citando de: Scientific American julio de 1975 La manipulación de los genes por Stanley Cohen:

Las endonucleasas de restricción (y las metilasas de modificación) están muy extendidas en los microorganismos; los genes para fabricarlos se encontraron en los cromosomas virales y en el ADN plasmídico extracromosómico, así como en muchos cromosomas bacterianos.

¿Por qué los genes para hacer RE se encuentran en los cromosomas virales? Además, ¿podría dar algunos ejemplos donde se encuentran en plásmidos?

Respuestas (3)

Hay muchas propuestas sobre el papel ecológico de los sistemas de restricción-modificación (RM) y por qué existirían en elementos genéticos móviles (p. ej., plásmidos y virus). En este caso, estoy hablando específicamente de los virus que infectan bacterias (también conocidas como bacteriófagos).

1) Los sistemas RM pueden tener una función antiviral. Normalmente pensaríamos que tales sistemas son parte del cromosoma huésped, pero como sugirió Alan Boyd, una vez que un fago templado se ha integrado en el cromosoma, su aptitud está ligada a su huésped. Por lo tanto, un sistema RM encontrado en un profago podría prevenir infecciones por fagos adicionales. Vea aquí una discusión sobre este tema: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23471617

2) Los sistemas RM pueden tener propiedades "adictivas" al actuar como sistemas toxina-antitoxina. Básicamente, esto significa que si se pierden los genes del sistema RM, la célula huésped muere. Esto puede proporcionar selección para el mantenimiento de plásmidos y profagos dentro de la célula huésped. Vea aquí una discusión sobre este tema: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3874152/

3) Finalmente, los virus necesitan destruir el genoma del huésped, tanto para suprimir cualquier respuesta antiviral como para liberar nutrientes para la replicación viral. Si bien esto se logra típicamente con nucleasas distintas de las endonucleasas de restricción, hay al menos una situación en la que parece estar involucrado un RE. Esto se discute en el primer enlace anterior (consulte la sección titulada "Papel en la nutrición")

Si tiene un genoma de dsDNA y lo replica mediante un círculo rodante como lo hacen la mayoría de los bacteriófagos y muchos plásmidos, una endonucleasa es prácticamente una necesidad.

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¿Podría elaborar su respuesta e incluir algunas referencias?
¡Esta es una buena pregunta y publicación! el RE corta el genoma del fago para que pueda ser replicado por la polimerasa. Sin ella no habría copia del cromosoma.
Pero el corte no lo realiza una endonucleasa de restricción sino una proteína específica que permanece unida al extremo 5' del ADN. Si esto se lograra mediante un sistema RM en el fago, presumiblemente el sitio se modificaría para protegerlo del corte de doble cadena.
En general, pienso en los RE como productores de cortes de doble cadena. Si entiendo correctamente, esta respuesta solo se aplica a aquellos que crean cortes de una sola hebra. ¿También se llaman RE?
Me pregunto cuál tiene un origen más antiguo: ¿CRISPR-Cas o RE?
@WYSIWYG Pregunta interesante. Casi todas las bacterias tienen un sistema de modificación de restricción, pero solo la mitad tiene CRISPR/Cas. En arqueas, CRISPR/Cas es más omnipresente. La ascendencia antigua y la transferencia horizontal de genes dificultan sacar conclusiones sólidas sobre cuál fue primero. CRISPR/Cas es interesante porque requiere un cofactor de ARN (crRNA/tracrRNA). Puede haber existido (o todavía existe) un antiguo sistema CRISPR que funcionaba sin Cas u otras proteínas (por ejemplo, una ribozima endonucleolítica con un dominio de dirección que existía antes de la evolución de la síntesis de proteínas).

La familiar enzima de restricción EcoRI está codificada por plásmido.

Betlach et al. (1976) Un análisis de endonucleasa de restricción del plásmido bacteriano que controla la restricción EcoRI y la modificación del ADN. Alimentados. proc. 35:2037 - 43.

Para ver un ejemplo de un sistema codificado por fagos, consulte:

Dempsey et al. (2005) Sau421, un sistema de modificación de restricción similar a BcgI codificado por el fago de conversión cuádruple Phi42 de Staphylococcus aureus. Microbiología 151: 1301-1311

Este segundo artículo sugiere una respuesta a por qué un fago tendría tal sistema: los lisógenos de Phi42 son resistentes a la infección por los 23 miembros de un conjunto estándar de fagos de S. aureus . Una vez que un fago se ha lisogenizado, le interesa evitar la lisis de su huésped.

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