エンドヌクレアーゼ

エンドヌクレアーゼとは

エンドヌクレアーゼは、ポリヌクレオチド鎖の内部にあるホスホジエステル結合を切断する酵素の総称です。DNAやRNAの分子を切断する役割を担い、生命現象に不可欠な存在です。

エンドヌクレアーゼの種類

エンドヌクレアーゼには、大きく分けて以下の2種類があります。

非特異的エンドヌクレアーゼ: DNAの配列に関係なくランダムに切断する酵素で、デオキシリボヌクレアーゼI（DNase I）などが該当します。
特異的エンドヌクレアーゼ: 特定のヌクレオチド配列のみを認識して切断する酵素で、制限酵素が代表的です。

制限酵素とは

制限酵素は、特に特定のDNA配列を認識し、その配列内部を切断するエンドヌクレアーゼです。細菌や古細菌由来で、主に4〜6塩基対の回文配列を認識します。

多くの制限酵素は、相補的な一本鎖末端（粘着末端）を残すように切断します。この粘着末端は、他のDNA断片と容易に再結合できるため、組換えDNA技術に広く利用されています。また、同じ制限酵素で切断されたDNA断片は、異なる起源のDNA同士でも連結させることが可能です。

制限酵素は、その作用機序によって3つのタイプに分類されます。

タイプI: 認識配列から離れたランダムな部位を切断し、ATPを必要とします。
タイプII: 特定の配列を切断し、ATPを必要としません（例: BamHI, EcoRI, EcoRV, HindIII, HaeIII）。
タイプIII: 認識配列から約25塩基対離れた部位を切断し、ATPを必要とします。

エンドヌクレアーゼとDNA修復

エンドヌクレアーゼはDNA修復にも重要な役割を果たします。例えば、APエンドヌクレアーゼは、脱プリン化によって生じたAP部位を認識し、DNAに切り込みを入れて修復を促進します。

エンドヌクレアーゼに関連する疾患

エンドヌクレアーゼの機能不全は、様々な疾患の原因となることがあります。

色素性乾皮症: エンドヌクレアーゼの欠損により、紫外線によるDNA損傷を修復できず、皮膚がんのリスクが高まります。
鎌状赤血球症: ヘモグロビンβ鎖の遺伝子変異により、特定の制限酵素の認識部位が消失し、診断に利用されます。
橋小脳低形成（PCH): tRNAのスプライシングに関与するエンドヌクレアーゼの変異が原因で発症する神経変性疾患です。

まとめ

エンドヌクレアーゼは、DNAやRNAの切断を担う重要な酵素であり、制限酵素はその代表例です。DNA修復、遺伝子操作、疾患との関連など、多岐にわたる分野で重要な役割を果たしています。研究が進むにつれて、エンドヌクレアーゼの新たな機能や応用が発見され、今後の発展が期待されます。

関連項目

エキソヌクレアーゼ
制限酵素
ヌクレアーゼ
リボヌクレアーゼ
APエンドヌクレアーゼ
HUHエンドヌクレアーゼ

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