上一篇文章我們提到，細菌會受到作為病毒的噬菌體侵染。那麼類比于人類的免疫系統，細菌是否有類似的系統可以抵抗噬菌體的入侵呢？

噬菌體侵染模式圖。

答案是肯定的，由于細菌是單細胞生物，沒有像高等動物那樣細胞間信号轉導協調的高級免疫系統，它們所能做的，就是想盡辦法降解掉噬菌體注入它們胞内的DNA。

基于這一理念，細菌們進化出了一系列的酶促系統用于剪切掉外來的DNA。比較出名的兩個系統大家耳熟能詳：

1. 限制性核酸内切酶（restriction endonuclease），簡稱限制酶。轉基因曆史最悠久的基因表達載體構建手段之一，高中生物選修三默默點了個贊。

基因表帶載體（質粒型）的構建過程。引自：Fundamentals of Biochemistry Life at the Molecular Level 5th

2. 大名鼎鼎的基因編輯CRISPR，相比于前者，這個系統更為靈活且具有記憶性，人們根據這一特點可以精确的設計相關靶點（坑加一）。

研究基因編輯的著名華人科學家張鋒。

CRISPR系統中Cas9系統的基因元件圖示。

Cas9蛋白的三維空間結構。

本篇文章主要讨論三種限制性核酸内切酶Type I、Type II、Type III，最常用的限制酶是Type II型的，因為其識别位點與切割位點相同。

Type I型限制酶通常分子量較大，且通常由多個亞基構成，除了内切核酸的功能之外還可以将DNA甲基化、作為ATPase等功能。這種酶隻能切環形DNA分子且在識别目标序列之後會滑動很長一段距離再切斷DNA，使用起來限制很多。

Type III型的限制酶沒有Type I型那麼誇張，剪切位點就在識别序列的旁邊。

Type II型的剪切模式有兩種，一種DNA雙鍊的剪切點錯開，會在末端留下來幾個為配對的核苷酸，這種末端被稱為粘性末端（sticky ends），這種末端可以被沒有限制性的DNA連接酶輕易催化鍊接所以更實用；另一種雙鍊剪切點錯開，這種末端被稱為平末端（blunt ends）。

兩種剪切模式。引自：Fundamentals of Biochemistry Life at the Molecular Level 5th Edition by Donald V

由于連接酶沒有特異性，所以識别序列不同但剪切出的末端相同的兩種酶（如SalI與XhoI）切出的末端亦可以連接到一起，這樣連接出的接口可以避免被相同的酶再次剪切，因而利用這些酶可以進行連續的切連操作。相關的國際機構也利用這個特點對基因元件接口進行了标準化。

常用限制酶。引自：Fundamentals of Biochemistry Life at the Molecular Level 5th Edition by Donald Voe

但是，細菌該怎麼保護自己的DNA不被剪切掉呢？答案是對自己的DNA進行修飾，這種修飾是在DNA上添上甲基，被稱作甲基化。限制酶無法剪切被甲基化的DNA。

本來是用來抵禦外敵的系統，卻被人類拿來用作它途，如果細菌會說話的話，一聲mmp估計在所難免了。

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