限(xian)制性(xing)內切酶(mei)是怎麽(me)被(bei)命(ming)名(ming)的(de)？

大(da)家(jia)好(hao)！歡(huan)迎來到(dao)今天的(de)科(ke)學小(xiao)課(ke)堂。在分子生(sheng)物學(xue)的(de)實驗(yan)室裏，有壹(yi)種能精(jing)準切割 DNA 的(de) "基(ji)因(yin)手(shou)術刀(dao)"，叫限(xian)制性(xing)內切酶(mei)。但 HindⅢ、EcoRI 這(zhe)些復雜(za)名(ming)字總(zong)讓(rang)人摸不著頭腦(nao)，它們(men)的(de)命(ming)名(ming)其(qi)實藏(zang)著壹套科(ke)學又(you)有趣(qu)的(de)規(gui)則，今天咱(zan)們(men)就(jiu)來拆解這(zhe)些 "分子剪刀" 的(de)身(shen)份密(mi)碼。

故(gu)事(shi)要從(cong) 20 世紀(ji) 70 年(nian)代(dai)說(shuo)起(qi)。1973 年(nian)，美(mei)國(guo)科(ke)學家(jia) H.D. Smith 和 D. Nathans 在研(yan)究(jiu)流感嗜血(xue)桿菌(jun)時，提(ti)出(chu)了酶(mei)命(ming)名(ming)的(de)基(ji)本(ben)框(kuang)架，就像(xiang)給(gei)酶(mei)發放了第(di)壹(yi)張(zhang) 卡(ka)片。隨(sui)著(zhe)基(ji)因(yin)工(gong)程發(fa)展(zhan)，1980 年(nian) R.J. Roberts 完善(shan)了這(zhe)套規則，讓全(quan)球科(ke)學家(jia)都(dou)能通(tong)過統(tong)壹(yi)的(de)名(ming)字識別這(zhe)些重要工(gong)具。

現(xian)在咱(zan)們(men)來看看命(ming)名(ming)的(de)關(guan)鍵要(yao)素。酶(mei)名(ming)的(de)前(qian)兩(liang)部(bu)分來自微(wei)生(sheng)物的(de)學(xue)名(ming)：屬(shu)名(ming)首(shou)字母(mu)大(da)寫(xie)，比如(ru)流感嗜血(xue)桿菌(jun)屬(shu)名(ming) Haemophilus 取(qu) "H"；種名(ming)前(qian)兩(liang)個(ge)字母(mu)小(xiao)寫(xie)，influenzae 取(qu) "in"，組(zu)合(he)成(cheng)基(ji)礎代(dai)碼 "Hin"，這(zhe)就(jiu)像(xiang)微(wei)生(sheng)物的(de) "姓名(ming)縮寫"。第(di)三部(bu)分是株(zhu)系(xi)或質(zhi)粒(li)標(biao)識，如(ru)果來自流感嗜血(xue)桿菌(jun) d 株(zhu)，就(jiu)加(jia) "d" 變成(cheng) "Hind"；要(yao)是(shi)來自大腸桿菌(jun)的(de) R 質(zhi)粒(li)，就(jiu)會(hui)有 "R" 這(zhe)個(ge)字母(mu)。

第(di)四(si)部(bu)分是大寫(xie)羅馬數(shu)字，用來區(qu)分同壹微(wei)生(sheng)物中(zhong)不同的(de)酶(mei)。比如(ru)流感嗜血(xue)桿菌(jun) d 株(zhu)先(xian)後發現(xian)的(de)三種酶(mei)，就按(an)順(shun)序(xu)叫(jiao) HindⅠ、HindⅡ、HindⅢ，這(zhe)裏(li)的(de)數(shu)字只(zhi)代(dai)表發現(xian)順(shun)序(xu)，和(he)切割功能(neng)沒(mei)關系(xi)哦(o)。另(ling)外在專(zhuan)業文(wen)獻裏(li)，有時(shi)會(hui)看到 "R-" 或 "M-" 前(qian)綴(zhui)，"R-" 代表切割 DNA 的(de)限(xian)制性(xing)內切酶(mei)，"M-" 代表給 DNA 穿 "保(bao)護衣" 的(de)修(xiu)飾酶(mei)，比如(ru) R-HindⅢ 和 M-HindⅢ 就(jiu)是(shi)壹對(dui) "搭(da)檔(dang)"。

舉(ju)個(ge)實驗(yan)室常用的(de)例(li)子 ——EcoRI。它來自大腸桿菌(jun)，屬(shu)名(ming) Escherichia 取(qu) "E"，種名(ming) coli 取(qu) "co"，來自質粒(li) R 所(suo)以加(jia) "R"，作(zuo)為(wei)該(gai)菌(jun)株(zhu)第(di)壹(yi)種發現(xian)的(de)酶(mei)用 "I"，組合(he)起(qi)來就(jiu)是(shi) EcoRI。另(ling)壹(yi)個(ge)例子 BamHI，來自枯草芽孢桿菌(jun) H 株(zhu)，屬(shu)名(ming) Bacillus 取(qu) "B"，種名(ming) amyloliquefaciens 取(qu) "am"，株(zhu)系(xi) H 加(jia) "H"，第(di)壹(yi)種發現(xian)用 "I"，就成(cheng)了基(ji)因(yin)工(gong)程中(zhong)常用的(de) BamHI。

這(zhe)套命(ming)名(ming)體(ti)系(xi)可不簡(jian)單，每(mei)個(ge)字母(mu)都(dou)藏著(zhe)信息：看到 EcoRI 就知道(dao)來自大腸桿菌(jun)，羅馬數(shu)字幫(bang)科(ke)研人員快速(su)分辨同菌(jun)株(zhu)的(de)酶(mei)，避免(mian)實驗(yan)混(hun)淆。更(geng)重要的(de)是(shi)全(quan)球統(tong)壹(yi)的(de)命(ming)名(ming)打破(po)了語言障(zhang)礙(ai)，讓各國(guo)科(ke)學家(jia)能高效(xiao)溝(gou)通(tong)，這(zhe)在基(ji)因(yin)工(gong)程發(fa)展(zhan)中(zhong)特別重要。

如(ru)今基(ji)因(yin)編(bian)輯(ji)技術如(ru) CRISPR-Cas9 越來越(yue)火，限(xian)制性(xing)內切酶(mei)的(de)應(ying)用也(ye)在拓展。比如(ru)構(gou)建基(ji)因(yin)載(zai)體(ti)時，正(zheng)確識別 KpnI、XhoI 等(deng)酶(mei)切位點(dian)名(ming)稱(cheng)是(shi)實驗(yan)成(cheng)功(gong)的(de)關(guan)鍵；分析(xi) DNA 序(xu)列(lie)時，酶(mei)名(ming)裏(li)的(de)來源(yuan)信息能(neng)幫我(wo)們(men)判(pan)斷(duan)是(shi)否需要(yao)特殊(shu)處(chu)理(li)甲基(ji)化(hua)修(xiu)飾(shi)。所以這(zhe)套誕生(sheng)於 40 多(duo)年(nian)前(qian)的(de)規(gui)則，至今仍(reng)是分子生(sheng)物學(xue)的(de)重要基(ji)石(shi)。

下次(ci)再(zai)看到 HindⅢ 這(zhe)樣的(de)名(ming)字，是(shi)不是就(jiu)像(xiang)看到壹個(ge)有故(gu)事(shi)的(de) "分子卡片"？每個(ge)字母(mu)記(ji)錄(lu)著微(wei)生(sheng)物的(de)來源(yuan)，數(shu)字標(biao)註著發(fa)現(xian)的(de)順(shun)序(xu)，背(bei)後是科(ke)學家(jia)探索(suo)微(wei)觀(guan)世界(jie)的(de)足(zu)跡。掌(zhang)握了這(zhe)套規則，不僅能(neng)解開酶(mei)名(ming)的(de)密(mi)碼，還能(neng)更懂基(ji)因(yin)工(gong)程的(de)底層(ceng)邏輯(ji)。希(xi)望(wang)今天的(de)分享能讓(rang)大(da)家(jia)對這(zhe)些 "基(ji)因(yin)手(shou)術刀(dao)" 多壹(yi)份親切，也(ye)期(qi)待(dai)妳(ni)在科(ke)學探(tan)索中發現(xian)更多(duo)有趣(qu)的(de)知識。更多(duo)實驗(yan)室儀器設(she)備和(he)試劑(ji)耗(hao)材需(xu)求(qiu)請(qing)關(guan)註蘇州(zhou)阿(e)爾(er)法(fa)生(sheng)物，我(wo)們(men)下次(ci)再(zai)見！