有些核酸酶能从
DNA或
RNA链的一端逐个水解下单
核苷酸,所以称为
核酸外切酶。只作用于DNA的核酸
外切酶称为
脱氧核糖核酸外切酶,只作用于RNA的
核酸外切酶称为
核糖核酸外切酶;也有一些核酸外切酶可以作用于DNA或RNA。核酸外切酶从
3′端开始逐个水解核苷酸,称为3′→5′外切酶,例如,
蛇毒磷酸二酯酶即是一种3′→5′外切酶,
水解产物为5′核苷酸;核酸外切酶从
5′端开始逐个水解核苷酸,称为5′→3′外切酶,例如:
牛脾磷酸二酯酶即是一种5′→3′外切酶,水解产物为3′核苷酸。
核酸内切酶催化水解
多核苷酸内部的
磷酸二酯键。有些核酸内切酶仅水解5′
磷酸二酯键,把磷酸基团留在3′位置上,称为5′-
内切酶;而有些仅水解3′-磷酸二酯键,把磷酸基团留在5′位置上,称为3′-内切酶。还有一些核酸内切酶对
磷酸酯键一侧的
碱基有专一要求,例如
胰脏核糖核酸酶(RNaseA)即是一种高度
专一性核酸内切酶,它作用于由
嘧啶核苷酸C‘3处的羟基与下一个核苷酸C5’处的磷酸形成的3‘,5’-磷酸二脂键,产物为以3′嘧啶核苷酸结尾的
低聚核苷酸和以5’核苷酸开头的低聚核苷酸。
20世纪70年代,在细菌中陆续发现了一类
核酸内切酶,能专一性地识别并水解
双链DNA上的特异
核苷酸顺序,称为
限制性核酸内切酶(restriction endonuclease,简称
限制酶)。当
外源DNA侵入细菌后,
限制性内切酶可将其水解切成片段,从而限制了外源DNA在细菌细胞内的表达,而细菌本身的DNA由于在该特异核苷酸顺序处被
甲基化酶修饰,不被水解,从而得到保护。
限制性核酸内切酶的研究和应用发展很快,已提纯的限制性核酸内切酶有100多种,许多已成为
基因工程研究中必不可少的
工具酶。
限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗
ATP,
全酶中的部分
亚基有通过在特殊
碱基上补加甲基基团对DNA进行
化学修饰的活性。
Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修饰DNA,能在所识别的特殊
核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此,被广泛用于DNA分子克隆和
序列测定。
RNA的
催化作用是在1985年Cech等人对
四膜虫rRNA自我剪接机制地深入研究时发现的。而基因工程在1980年就成功做成世界上第一只
转基因动物(
小鼠)。也就说1980年就已经用核酸酶来切割DNA获取
目的基因了,而RNA类酶(
核酶)的催化作用是在1985年才发现
并提出来的。