2) осуществляющие метилирование нуклеотидов
3) гидролизующие фосфодиэфирную связь в молекулах ДНК (разрезающие молекулы НК) (+)
4) синтезирующие новые полинуклеотиды, комплементарные существующей матрице ДНК или РНК
Нуклеазы — это ферменты, катализирующие гидролитическое расщепление фосфодиэфирных связей между соседними нуклеотидами в молекулах нуклеиновых кислот. Поэтому отмеченный ответ верен: действие нуклеаз приводит к разрыву полинуклеотидной цепи ДНК или РНК с образованием фрагментов, содержащих свободные 3′-гидроксильные и 5′-фосфатные либо альтернативные концевые группы. Субстратная специфичность позволяет выделять ДНКазы, действующие преимущественно на ДНК, и РНКазы, расщепляющие РНК.
По механизму действия нуклеазы подразделяют на эндонуклеазы и экзонуклеазы. Эндонуклеазы разрывают внутренние фосфодиэфирные связи, тогда как экзонуклеазы последовательно удаляют нуклеотиды с 3′- или 5′-конца цепи. Эти ферменты участвуют в репарации и рекомбинации ДНК, процессинге РНК, деградации повреждённых нуклеиновых кислот и программируемой фрагментации ДНК; рестрикционные эндонуклеазы дополнительно распознают определённые нуклеотидные последовательности.
Другие перечисленные функции относятся к иным классам ферментов. Изменение степени суперспирализации ДНК обеспечивают топоизомеразы, перенос метильных групп на нуклеотиды осуществляют метилтрансферазы, а синтез комплементарной полинуклеотидной цепи выполняют ДНК- и РНК-полимеразы. Следовательно, определяющим признаком нуклеаз является именно расщепление, а не синтез или химическая модификация нуклеиновой кислоты.
| Фермент или группа | Основное действие | Отличительный признак |
|---|---|---|
| Эндонуклеазы | Разрывают внутренние фосфодиэфирные связи | Образуют несколько фрагментов внутри полинуклеотидной цепи |
| Экзонуклеазы | Удаляют нуклеотиды с конца цепи | Действуют в направлении 3′→5′ или 5′→3′ |
| Рестрикционные эндонуклеазы | Расщепляют ДНК в специфических участках | Распознают определённые, часто палиндромные последовательности |
| Топоизомеразы | Изменяют топологическое состояние ДНК | Устраняют или создают супервитки с последующим восстановлением цепи |
| Метилтрансферазы | Переносят метильные группы на основания ДНК или РНК | Модифицируют нуклеотиды без обязательного разрыва цепи |
| Полимеразы | Синтезируют новую полинуклеотидную цепь | Присоединяют нуклеотиды по принципу комплементарности |
| Лигазы | Соединяют разорванные участки нуклеиновой кислоты | Формируют фосфодиэфирную связь между концами цепи |
Активность многих нуклеаз зависит от ионов двухвалентных металлов, например Mg2+ или Mn2+, участвующих в каталитическом гидролизе связи. В лабораторной диагностике и судебно-генетических исследованиях неконтролируемое действие ДНКаз может приводить к деградации биологического материала и снижению качества генетического профиля. Для сохранения образцов применяют охлаждение, высушивание, ингибиторы нуклеаз и условия, исключающие микробную контаминацию. В молекулярно-биологических методах, напротив, специфические нуклеазы используют для рестрикционного анализа, редактирования генома и подготовки библиотек ДНК.