Πώς προστατεύει το βακτηριακό κύτταρο το δικό του DNA από τα ένζυμα περιορισμού;
1. Συστήματα τροποποίησης:
* μεθυλίωση: Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος και αποτελεσματικός αμυντικός μηχανισμός. Τα βακτήρια χρησιμοποιούν εξειδικευμένα ένζυμα που ονομάζονται μεθυλοτρανσφεράσες Για να προσθέσετε ομάδες μεθυλίου (CH3) σε συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA. Αυτές οι τροποποιήσεις δρουν σαν "ετικέτες" που διακρίνουν το βακτηριακό DNA από το ξένο DNA.
* Ένζυμα περιορισμού είναι εξαιρετικά συγκεκριμένα και μόνο διαχωρίζουν το DNA σε τοποθεσίες αναγνώρισης που είναι *μη τροποποιημένες *. Επομένως, οι μεθυλιωμένες θέσεις στο βακτηριακό DNA "προστατεύονται" από τα ένζυμα περιορισμού.
* Παράδειγμα: Το ένζυμο περιορισμού Ecori αναγνωρίζει την αλληλουχία Gaattc. Στο *e. Coli*, η αλληλουχία Gaattc μεθυλιώνεται από μια συγκεκριμένη μεθυλοτρανσφεράση, εμποδίζοντας το ECORI να κόψει το βακτηριακό DNA.
2. Εξειδικευμένα ένζυμα περιορισμού:
* Τύπος Ι ένζυμα περιορισμού: Αυτά τα ένζυμα είναι πιο περίπλοκα και αναγνωρίζουν μεγαλύτερες αλληλουχίες. Έχουν επίσης μια δραστικότητα "μεθυλοτρανσφεράσης" που προσθέτει μια ομάδα μεθυλίου στο DNA σε μια συγκεκριμένη θέση κοντά στο σημείο αναγνώρισης.
* Τύπος III ένζυμα περιορισμού: Αυτά τα ένζυμα αναγνωρίζουν δύο διαφορετικές αλληλουχίες σε κοντινή απόσταση και δρουν ως "ζευγάρι" για να κόψουν το DNA.
* Αυτο-προστασία: Αυτά τα ένζυμα έχουν σχεδιαστεί για να προστατεύουν το βακτηριακό DNA με κοπή σε συγκεκριμένες θέσεις που δεν μεθυλιώνονται στο βακτηριακό γονιδίωμα.
3. Μηχανισμοί αποκλεισμού:
* διαχωρισμός: Ορισμένα βακτήρια μπορούν να απομονώσουν το DNA τους σε συγκεκριμένα διαμερίσματα, εμποδίζοντας αποτελεσματικά τα ένζυμα περιορισμού από την πρόσβαση σε αυτό.
* Τροποποιήσεις επιφάνειας: Ορισμένα βακτήρια μπορούν να τροποποιήσουν τις κυτταρικές τους επιφάνειες για να εμποδίσουν την είσοδο των ενζύμων περιορισμού.
4. Εξελικτική προσαρμογή:
* μεταλλάξεις: Με την πάροδο του χρόνου, το βακτηριακό DNA μπορεί να μεταλλαχθεί για να μεταβάλει τις θέσεις αναγνώρισης για ένζυμα περιορισμού.
* Οριζόντια μεταφορά γονιδίων (HGT): Τα βακτήρια μπορούν να αποκτήσουν νέα γονίδια, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που κωδικοποιούν ένζυμα περιορισμού, μέσω του Hgt. Αυτά τα νέα γονίδια μπορούν να ενσωματωθούν στο βακτηριακό γονιδίωμα και να συμβάλλουν στην εξέλιξη νέων αμυντικών μηχανισμών.
Συνοπτικά, τα βακτήρια χρησιμοποιούν ένα συνδυασμό συστημάτων τροποποίησης, εξειδικευμένα ένζυμα περιορισμού, μηχανισμούς αποκλεισμού και εξελικτικές προσαρμογές για να προστατεύσουν το δικό τους DNA από τα ένζυμα περιορισμού, ενώ εκμεταλλεύονται αυτά τα ένζυμα για να καταστρέψουν το εισβάλλοντα ξένο DNA.
