제한효소

Restriction enzyme
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제한효소 용어집
제한
특정 부위의 DNA 절단
효소
화학반응을 촉진하는 단백질
분자인식
구속 효소에 의해 결합하고 이후 분해할 DNA의 특정 시퀀스를 찾기 위해 사용됨
인식순서
제한 효소가 결합하는 DNA 염기서열
제한 사이트
제한 효소에 의해 분해되는 DNA 염기서열의 부위
제한 조각
제한 효소에 의한 DNA 가닥의 절단에서 비롯되는 DNA 조각

제한 효소, 제한 엔도누클리스 또는 제한효소는 제한 부위로 알려진 분자 내의 특정 인식 부위 또는 그 근처에서 DNA를 조각으로 쪼개어 내는 효소다.[1][2][3]제한효소는 광범위한 엔도누클리스 효소 그룹의 한 종류다.제한효소는 일반적으로 5가지 유형으로 분류되는데, 그 구조와 인식 부위에서 DNA 기질을 절단했는지, 또는 인식 부위와 갈라짐 부위가 서로 분리되어 있는지 여부다.DNA를 자르기 위해 모든 제한 효소는 DNA 이중나선의 각 당인산 등뼈(즉 각 가닥)를 통해 한 번씩 두 개의 절개를 한다.

이러한 효소는 박테리아와 고고학에서 발견되며 침입하는 바이러스에 대한 방어 메커니즘을 제공한다.[4][5]프로카리오테 안에서는 제한효소가 제한소화라는 과정에서 선택적으로 외래 DNA를 잘라내는 한편 숙주 DNA는 프로카리오틱 DNA를 수정하고 갈라짐을 차단하는 수정효소(메틸전달효소)에 의해 보호된다.이 두 프로세스가 함께 제한 수정 체계를 형성한다.[6]

3,600개 이상의 제한 엔도핵은 250개 이상의 다른 특수성을 나타내는 것으로 알려져 있다.[7]이들 중 3,000개 이상이 상세하게 연구되었고, 800개 이상이 상업적으로 이용 가능하다.[8]이 효소들은 실험실에서 DNA변형을 위해 일상적으로 사용되며 분자복제의 중요한 도구다.[9][10][11]

역사

제한효소라는 용어는 세균을 감염시키는 바이러스인 페이징 λ의 연구와 그러한 박테리아 페이징이나 박테리오파지의 숙주 통제 제한과 수정의 현상에서 유래되었다.[12]이 현상은 1950년대 초 살바도르 루리아, 장 웨이글, 주세페 베르타니의 실험실에서 행해진 연구에서 처음 확인되었다.[13][14]대장균 C와 같이 한 변종의 대장균에서 잘 자랄 수 있는 박테리오파지 λ의 경우, 다른 변종(예: 대장균 K)에서 자랄 경우 그 수확량이 3-5배 정도 크게 감소할 수 있는 것으로 조사되었다.이 사례에서 숙주세포는 제한 숙주로 알려져 있으며, λ의 생물학적 활동을 감소시킬 수 있는 능력을 가지고 있는 것으로 보인다.만약 한 변종에서 페이지가 확립되면, 그 페이지가 자라는 능력 또한 다른 변종에서 제한된다.1960년대에 베르너 아르버와 매튜 메셀슨의 실험실에서 행해진 연구에서 그 제약이 페이징 DNA의 효소 분열에 의해 발생한다는 것이 보여졌고, 따라서 관련 효소는 제한 효소라고 불렸다.[4][15][16][17]

아르버와 메셀슨이 연구한 제한효소는 DNA를 인식 지점에서 무작위로 분리하는 1형 제한효소였다.[18]1970년, 해밀턴 O. 스미스, 토마스 켈리, 켄트 윌콕스는 헤모필루스 인플루언제 박테리아로부터 첫 번째 타입 II 제한 효소인 힌두II를 분리하여 특징지었다.[19][20]이러한 유형의 제한효소는 인식 순서의 현장에서 DNA를 분해하기 때문에 실험실 작업에 더 유용하며 분자생물학 도구로 가장 많이 사용된다.[21]이후 다니엘 나탄스와 캐슬린 단나는 제한효소에 의한 시미안바이러스 40(SV40) DNA의 갈라짐이 폴리아크릴라미드 젤 전기영동물을 이용해 분리할 수 있는 특정 파편을 산출해 제한효소가 DNA 매핑에도 사용될 수 있음을 보여줬다.[22]제약 효소의 발견과 특성화에 대한 그들의 업적으로 1978년 노벨 생리의학상은 베르너 아르버, 다니엘 나탄스, 해밀턴 오에게 수여되었다. 스미스.[23] 제한효소의 발견으로 DNA를 조작할 수 있게 되어, 예를 들면 당뇨병 환자가 사용하는 인간 인슐린과 같은 단백질의 대량생산이 가능해지는 등 응용이 많은 재조합 DNA 기술의 발달로 이어진다.[13][24]

오리진스

제한효소는 공통의 조상으로부터 진화하여 수평적인 유전자 전이를 통해 널리 퍼지게 되었다.[25][26]게다가 제한적 내핵이 이기적인 유전적 요소로 진화했다는 증거가 늘어나고 있다.[27]

인식 사이트

Palindromic 인식 사이트는 동일한 방향으로 읽었을 때 앞쪽 Strand와 같은 역 Strand를 읽는다.

제한 효소는 뉴클레오티드의[2] 특정 순서를 인식하고 DNA에 이중 가닥의 절단을 생성한다.인식 시퀀스는 또한 인식 사이트의 베이스 수(일반적으로 4~8 베이스 사이)에 따라 분류할 수 있으며, 시퀀스의 베이스 수는 주어진 게놈에서 우연히 사이트가 나타나는 빈도를 결정한다. 예를 들어, 4base 쌍 시퀀스는 이론적으로 4^4 또는 256bp, 6bp, 4^6 또는 4,096bp,그리고 8개의 베이스는 4^8 또는 65,536bp가 될 것이다.[28]그들 중 많은 수가 팔린드로미컬인데, 이것은 기본 염기서열이 앞뒤로 똑같이 읽힌다는 것을 의미한다.[29]이론적으로, DNA에서 가능한 두 종류의 팔린드로믹 시퀀스가 있다.거울과 같은 팔자무늬는 일반 텍스트에서 발견되는 것과 유사하며, GTAATG에서와 같이 DNA의 한 가닥에 동일한 앞뒤로 시퀀스를 읽는다.역반복 팔라인드롬은 또한 동일한 앞뒤를 읽는 시퀀스이지만, 전방과 후방 시퀀스는 GTATAC(CATG를 보완하는 GTATAC)에서와 같이 보완적인 DNA 가닥(즉 이중 가닥 DNA)에서 발견된다.[30]역반복 팔린드롬은 거울과 같은 팔린드롬보다 더 흔하고 생물학적 중요성이 더 크다.

EcoRI 소화는 "지끈지끈"한 끝을 생산한다.

EcoRI restriction enzyme recognition site.svg

SmaI 제한 효소 갈라지는 "블런트" 끝을 생성하는 반면:

SmaI restriction enzyme recognition site.svg

DNA의 인식 순서는 각 제한 효소에 따라 다르며, 효소 제한의 스티커 엔드 "오버행"의 길이, 순서 및 스트랜드 방향(5' 끝 또는 3' 끝)에 차이가 발생한다.[31]

동일한 순서를 인식하는 서로 다른 제한 효소를 네오스키조머라고 한다.이것들은 종종 순서의 다른 지역들로 갈라진다.같은 위치에서 인지하고 갈라지는 다른 효소를 이소스키조머라고 한다.

종류들

자연발생 제한 엔도핵산은 성분 및 효소 공동 인자 요건, 대상 염기서열의 특성, 대상 염기서열 대비 DNA 갈라짐 부위의 위치에 따라 4개 그룹(유형Ⅰ, IIIII, IV)으로 분류된다.[32][33][34]그러나 제한효소의 DNA 염기서열 분석은 크게 변형되어 있어 4종류 이상임을 알 수 있다.[35]모든 유형의 효소는 특정한 짧은 DNA 시퀀스를 인식하고 DNA의 내핵분열을 수행하여 단자 5'인산염으로 특정 파편을 제공한다.아래에 요약된 바와 같이 인식 순서, 하위 단위 구성, 갈라짐 위치 및 공동 인자 요건이 서로 다르다.[36][37]

  • 타입 I 효소(EC 3.1.21.3)는 인식 현장에서 멀리 떨어진 현장에서 분해된다. ATP와 S-adenosyl-L-메티오닌이 모두 기능해야 한다. 소화와 메틸아제(EC 2.1.1.72) 활동을 모두 하는 다기능 단백질이다.
  • 타입 II 효소(EC 3.1.21.4)는 인식 현장에서 특정 거리 이내 또는 근거리에서 분해된다. 대부분은 마그네슘을 필요로 하며, 메틸아제와는 무관한 단일 기능(제한 소화) 효소.
  • 타입 III 효소(EC 3.1.21.5)는 현장에서 인정 현장에서 단거리 분해, ATP 필요(단, 가수 분해는 하지 않음), S-아데노실-L-메티오닌이 반응을 자극하지만 필요하지는 않으며, 수정 메틸라아제(EC 2.1.1.72)를 포함한 복합체의 일부로 존재한다.
  • 유형 IV 효소는 변형된 DNA(예: 메틸화, 히드록시메틸화, 글루코실-히드록시메틸화 DNA)를 대상으로 한다.
  • V형 효소는 GRNA(가이드 RNA)를 이용한다.

l형

I형 제한 효소는 가장 먼저 식별되었으며 대장균의 두 가지 다른 변종(K-12와 B)에서 처음으로 식별되었다.[38]이러한 효소들은 인식 부위에서 서로 다르고 (적어도 1000bp) 떨어진 곳에서 절단된다.이러한 임의의 현장의 갈라지는 DNA 변환 과정을 따르는데, 이는 이러한 효소들이 또한 분자 모터라는 것을 보여준다.인식 부위는 비대칭이며, 하나는 3–4 뉴클레오티드를 포함하고 다른 하나는 4–5 뉴클레오티드를 포함하는 두 개의 특정 부분(약 6–8 뉴클레오티드의 비특정 스페이서로 분리됨)으로 구성된다.이러한 효소는 다기능성이며 대상 DNA의 메틸화 상태에 따라 소화 및 수정 활동을 모두 제한할 수 있다.공동작용제 S-아데노실메티오닌(AdoMet), 가수 분해 아데노신 트리인산염(ATP), 마그네슘(Mg2+) 이온 등이 완전 활성을 위해 요구된다.Type I restriction enzymes possess three subunits called HsdR, HsdM, and HsdS; HsdR is required for restriction digestion; HsdM is necessary for adding methyl groups to host DNA (methyltransferase activity), and HsdS is important for specificity of the recognition (DNA-binding) site in addition to both restriction digestion (DNA cleavage) and modi항산화(DNA메틸전달효소) 활동.[32][38]

타입 II

유형 II 사이트별 디옥시리보뉴클리스 유사
1QPS.png
이중 좌초 DNA(갈색관)에 묶인 호모디메릭 제한 효소 EcoRI(사이안 및 녹색 만화 도표)의 구조.[39]2개의 촉매 마그네슘 이온(각 단층체에서 1개)은 마젠타 구체로 나타나며 효소가 만든 DNA에서 갈라진 부위와 인접해 있다(DNA 백본의 틈새로 제거됨).
식별자
기호레스트렉트_endonuc-II급
Pfam 씨CL0236
인터프로IPR011335
SCOP21wte / SCOPe / SUPFAM

대표적인 제2형 제한효소는 제1형 제한효소와 여러 가지 면에서 다르다.그들은 보통 분리가 되지 않고 팔린드로마틱하며 길이가 4-8개의 뉴클레오티드가 있는 인식 사이트를 가지고 호모디머를 형성한다.그들은 동일한 현장에서 DNA를 인식하고 분리하며, ATP나 AdoMet을 그들의 활동에 사용하지 않는다. 그들은 보통 공동 인자로서 Mg만을2+ 필요로 한다.[29]이 효소들은 이중나선 DNA의 인광 결합을 분해한다.그것은 양쪽 가닥의 중앙에서 갈라져 뭉툭한 끝을 내거나, 또는 끈적끈적한 끝이라고 불리는 돌출된 부분을 남길 수 있다.[40]이것들은 가장 일반적으로 이용 가능하고 사용되는 제한 효소들이다.1990년대와 2000년대 초에는 이 효소 등급의 모든 고전적 기준을 따르지 않는 이 계열의 새로운 효소가 발견되었고, 새로운 하위 계열 명명법이 개발되어 이 대가족을 제2형 효소의 전형적 특성으로부터의 편차를 바탕으로 하위 범주로 구분하였다.[29]이러한 부분군은 문자 접미사를 사용하여 정의된다.

타입 IIB 제한 효소(예: BcgI 및 BplI)는 둘 이상의 서브 유닛을 포함하는 멀티머신이다.[29]그들은 인식의 양쪽에 DNA를 쪼개서 인식 부위를 잘라낸다.그들은 AdoMet과 Mg의2+ 공동 인자 둘 다를 필요로 한다.IIE 제한 내핵물질(예: Naii)은 인식 순서의 두 복사본과 상호 작용한 후 DNA를 분리한다.[29]하나의 인식 부위는 갈라짐의 대상 역할을 하는 반면, 다른 인식 부위는 효소 갈라짐의 속도를 높이거나 효율성을 향상시키는 알로스테리 이펙터 역할을 한다.IIE 효소와 유사하게 IIF 제한 내핵물질(예: NGOMIV)은 인식 순서의 두 복사본과 상호 작용하지만 두 시퀀스를 동시에 세분화한다.[29]유형 IIG 제한 내핵(예: RM)Eco57I)는 고전적인 타입 II 제한 효소와 같은 단일 하위 단위를 가지고 있지만, 공동 인자 아도메트가 활성화되어야 한다.[29]DpnI와 같은 IIM 제한 엔도뉴클레아제는 메틸화 DNA를 인식하고 절단할 수 있다.[29][41][42]유형 IIS 제한 내핵물질(예: FokI)은 비팔린드로믹 비대칭 인식 사이트에서 정의된 거리에서 DNA를 분리한다.[29] 이 특성은 골든 게이트 복제와 같은 생체내 복제 기술을 수행하는 데 널리 사용된다.이 효소들은 조광기 역할을 할 수 있다.마찬가지로, 타입 IIT 제한 효소(예: BPU10I 및 BslI)는 두 개의 다른 하위 단위로 구성된다.일부에서는 팔린드로믹 시퀀스를 인식하는 반면 다른 일부는 비대칭 인식 사이트를 가지고 있다.[29]

타입 III

타입 III 제한 효소(예: EcoP15)는 역방향의 두 개의 분리된 비팔린드로믹 시퀀스를 인식한다.그들은 인식 지점 이후 DNA를 20~30개의 염기쌍으로 잘라냈다.[43]이 효소들은 둘 이상의 서브 유닛을 포함하고 있으며 각각 DNA 메틸화와 제한 소화에서의 역할을 위해 AdoMet과 ATP 공효소를 요구한다.[44]그것들은 외래 DNA의 침입으로부터 유기체를 보호하는 원핵 DNA 제한-수정 메커니즘의 구성요소들이다.타입 III 효소는 레스(P08764)와 모드(P08763)라는 두 하위 단위로 구성된 이질-고형성 다기능 단백질이다.Mod 하위단위는 시스템에 특정한 DNA 서열을 인식하고 변형 메틸전달효소로서 기능상 I형 제한 엔도누클리스의 M 및 S 하위단위와 동등하다.레스는 자체적으로 효소 활성이 없지만 소화를 제한하기 위해 필요하다.타입 III 효소는 5-6bp 길이의 짧은 비대칭 DNA 시퀀스를 인식하고 25-27bp 하류로 쪼개어 짧은 단일 가닥 5' 돌출부를 남긴다.그들은 소화를 제한하기 위해 두 개의 역방향 비메틸화 인식 부위의 존재를 요구한다.이러한 효소들은 아데노실 잔류물의 N-6 위치에서 DNA의 한 가닥만 메틸화하므로 새로 복제된 DNA는 단 한 가닥만 메틸화되므로 소화를 제한하기에 충분하다.타입 III 효소는 N6 아데닌 메틸전달효소의 베타 하위군에 속하며, 모티브 I, AdoMet 바인딩 포켓(FXGXG), 촉매 부위(S/D/N(PP) Y/F 등 이 계열의 특징을 나타내는 9가지 모티브를 포함한다.[36][45]

IV형

Type IV 효소는 변형된, 전형적으로 메틸화된 DNA를 인식하며, 대장균의 McrBC와 Mr.r 시스템에 의해 예시된다.[35]

V타입

V형 제한 효소(예: CRISPR의[46] cas9-gNA 콤플렉스)는 가이드 RNA를 활용하여 침입 유기체에서 발견된 특정 비-팔린드로믹 시퀀스를 대상으로 한다.적절한 가이드 RNA가 제공된다면 가변 길이의 DNA를 절단할 수 있다.이러한 효소의 유연성과 사용 용이성은 그들이 미래의 유전공학 응용을 약속하게 한다.[46][47]

인공제한효소

인공 제한 효소는 자연적이거나 조작된 DNA 결합 도메인을 누클레스 도메인(종종 IIS 제한 효소 FokI의 갈라진 영역)에 융합함으로써 생성될 수 있다.[48]이러한 인공 제한 효소는 대규모 DNA 부위(최대 36bp)를 대상으로 할 수 있으며 원하는 DNA 서열과 결합하도록 설계할 수 있다.[49]아연 핑거 핵은 가장 일반적으로 사용되는 인공 제한 효소로 일반적으로 유전 공학 용도에 사용되지만,[50][51][52][53] 보다 표준적인 유전자 복제 용도에 사용될 수도 있다.[54]다른 인공 제한 효소는 TAL 이펙터의 DNA 결합 영역에 기초한다.[55][56]

2013년에는 원핵 바이러스 방어 시스템을 기반으로 한 신기술 CRISPR-Cas9가 게놈 편집을 위해 설계돼 실험실에서 빠르게 채택됐다.[57]자세한 내용은 CRISPR(정기적으로 간격 간 짧은 팔린드롬 반복실험)을 참조하십시오.

일리노이대 연구팀은 2017년 피로코커스 퓨리오소스(PfAgo)에서 채취한 아르고뉴트 단백질을 가이드 DNA와 함께 사용해 체외 DNA를 인공 제한 효소로 편집했다고 보고했다.[58]

RNA의 제한 효소 역할을 하는 인공 리보핵화도 개발됐다.PNAzyme이라 불리는 PNA 기반 시스템에는 특정 RNA 염기서열에 대해 리보핵산을 모방한 Cu(II)-2,9-dimethylphanthroline 그룹이 있으며, 효소가 RNA를 결합할 때 형성된 표적 RNA의 비근위부(RNA 불지)에서 갈라진다.이 효소는 한 부위에서만 절개하여 선택성을 나타내며, 두 개의 절개 부위가 일치하지 않거나 두 개 가능한 절개 부위 중에서 운동적으로 선호된다.[59]

명명법

EcoRI 이름 파생
약어 의미 설명
E 에스케리치아 속
공동의 대장균 특정 종
R RY13 무리를 하다
I 처음 식별됨 신분 확인 순서
세균에 감염되어

1970년대에 발견된 이후, 많은 제한 효소가 확인되었다. 예를 들어, 3500개 이상의 다른 타입 II 제한 효소가 특징지어졌다.[60]각각의 효소는 박테리아 속, 종, 변종에 근거한 명명 체계를 사용하여 분리되었던 박테리아의 이름을 따서 명명된다.[61][62]예를 들어, EcoRI 제한 효소의 이름은 상자에 표시된 것처럼 파생되었다.

적용들

주요 기사:제한 다이제스트

격리된 제한 효소는 다른 과학적 응용을 위해 DNA를 조작하는데 사용된다.

그것들은 유전자 복제와 단백질 생산 실험 동안 플라스미드 벡터에 유전자를 삽입하는 것을 돕는데 사용된다.최적의 사용을 위해 유전자 복제에 흔히 사용되는 플라스미드를 수정하여 제한효소 인식 순서가 풍부한 짧은 폴리링커 순서(복제복제 사이트, 또는 MCS라고 함)를 포함시킨다.이것은 플라스미드 벡터에 유전자 파편을 삽입할 때 유연성을 허용한다; DNA의 끝을 의도적으로 자르면서도 원하는 DNA의 제한을 피할 필요가 있기 때문에 유전자에 자연적으로 포함된 제한 부위는 DNA 소화를 위한 엔도누클리스의 선택에 영향을 미친다.유전자 파편을 벡터로 복제하기 위해 플라스미드 DNA와 유전자 삽입물 모두 일반적으로 동일한 제한 효소로 잘라낸 다음, DNA 리가아제라고 알려진 효소의 보조로 함께 접착된다.[63][64]

제한효소는 또한 단일 뉴클레오티드 다형성(SNPs)으로 알려진 DNA의 단일 염기 변화를 구체적으로 인식함으로써 유전자 알레르기를 구별하는데 사용될 수 있다.[65][66]그러나 이는 SNP가 알레르기에 있는 제한 사이트를 변경하는 경우에만 가능하다.이 방법에서 제한효소는 값비싼 유전자 염기서열 분석 없이 DNA 샘플의 유전자를 만드는 데 사용될 수 있다.시료는 우선 제한효소로 소화해 DNA 파편을 생성하고, 그 다음 젤 전기영동으로 분리된 서로 다른 크기의 파편을 만든다.일반적으로 제한 부위가 정확한 알레르기는 겔에 두 개의 눈에 보이는 DNA 띠를 생성하며, 제한 부위가 변경된 띠는 절단되지 않고 하나의 띠만 생성된다.제한 소화에 의한 DNA 지도 또한 유전자의 상대적인 위치를 줄 수 있는 생성될 수 있다.[67]제한성 소화에 의해 생성되는 DNA의 다른 길이도 젤 전기영양증후 밴드의 특정 패턴을 생성하며, DNA 지문 채취에 사용할 수 있다.

이와 비슷한 방법으로 제한효소는 서던 블롯에 의한 유전자 분석을 위해 유전체 DNA를 소화하는 데 사용된다.이 기법은 연구자들이 한 개인의 게놈에 얼마나 많은 유전자의 복제품(또는 파라로그)이 존재하는지, 또는 모집단 내에서 얼마나 많은 유전자 돌연변이(폴리모프리즘)가 발생했는지 확인할 수 있게 한다.후자의 예는 제한 조각 길이 다형성(RFLP)이라고 한다.[68]

FokI DNA 분할 영역을 DNA 결합 단백질 배열이나 아연 핑거 어레이(ZFN)로 표시된 아연 핑거 핵(ZFN)과 연결시켜 만든 인공 제한 효소는 시퀀스 특수성이 높아져 숙주 게놈 편집에 강력한 도구다.ZFN은 2인 1조로 작동하며, 이들의 조광화가 FokI 도메인을 통해 현장 조정된다.각 아연 핑거 어레이(ZFA)는 9-12 베이스 쌍을 인식할 수 있으며, 이 쌍에 대해 18-24를 만들 수 있다.갈라진 부위 사이의 5-7bp 스페이서는 ZFN의 특수성을 더욱 강화시켜 인간에게 적용할 수 있는 안전하고 정밀한 도구가 된다.HIV-1에 대한 CCR5 공동수용체 폐지를 위한 ZFN의 최근 임상 1상이 수행되었다.[69]

다른 사람들은 RM 시스템이 박테리오파지에 의한 열대성을 제한함으로써 박테리아의 선천적인 방어 역할을 하기 때문에 R-M 시스템을 인간 항바이러스 유전자나 유전 백신과 치료법을 고안하는 모델로 사용할 것을 제안했다.[70]표적 돌연변이 유발과 인체감염 바이러스의 이상 유도를 궁극적인 목표로 HSV-2, 고위험 HPV, HIV-1 등 다양한 인체 바이러스의 DNA를 분해할 수 있는 REAS와 ZFN에 대한 연구가 있다.[71][72][73]인간 게놈에는 이미 비활성화되고 자가 게인을 위해 이용된 레트로바이러스 게놈의 잔해가 들어 있다.Indeed, the mechanisms for silencing active L1 genomic retroelements by the three prime repair exonuclease 1 (TREX1) and excision repair cross complementing 1(ERCC) appear to mimic the action of RM-systems in bacteria, and the non-homologous end-joining (NHEJ) that follows the use of ZFN without a repair template.[74][75]

예

참고 항목:제한효소절삭부위

제한효소의 예는 다음과 같다.[76]

효소 출처 인식 순서 잘라내다
에코리 대장균 
5'GAATTC 3'CTTAG
 
5'-G AATTC---3' 3'-CTTAA G---5'
에코리 대장균 
5'CCWG 3'GGWCC
 
5'---CCWGG---3' 3'--GGWCC---5'
밤하이 바실러스 아밀롤리케파시엔스 
5'GATCC 3'CCTAG
 
5'-G GATCC---3' 3'-CCTAG G---5'
힌디어 III 해모필루스인플루엔자아과 
5'AGCTT 3'TTCGAA
 
5'--AGCTT---3' 3'-TTCGA A-5'
타키 테르무스 아쿠아투스 
5'TCGA 3'AGCT
 
5'-T CGA---3' 3'--AGC T---5'
노티 심초음속 
5'GGCCCGC 3'CGCGG
 
5'-GC GGCCGC----3' 3'-CGCGC---5'
힌피 해모필루스인플루엔자아과 
5'GANTC 3'CTNAG
 
5'-G ANTC---3' 3'-CTNA G---5'
사우3AI 황색포도상구균 
5'GATC 3'CTAG
 
5'--GATC----3' 3'-CTAG --5'
PvuII* 프로테우스속 
5'CAGCTG 3'GTCGAC
 
5'-CAG CTG---3' 3'-GTC GAC---5'
스마이* 세라티아 마르세센스 
5'CCGGG 3'GGCC
 
5'-CCC GGG----3' 3'-GGG CCC---5'
해이아이* 해모필루스 이집트인 
5'GCC 3'CCG
 
5'-GG CC---3' 3'--CC GG---5'
HgaI[77] 해모필루스갈리나룸 
5'GACGC 3'CTG
 
5'-NN NN--3' 3'-NN N-5'
알루이* 아르스테로박터 루테우스 
5'AGCT 3'TCGA
 
5'-AG CT---3' 3'-TC GA---5'
EcoRV* 대장균 
5'GATATC 3'CTATAG
 
5'-GAT ATC---3' 3'-CTA TAG---5'
EcoP15I 대장균 
5'AGCAGNN25 3'GTCGTCNNN25
 
5'-CAGCAGN25 NN---3' 3'-GTCGTCNN25 --5'
KpnI[78] 진폐균류 
5'GTACC 3'CCATG
 
5'-GGTAC C---3' 3'-C CATG---5'
프스티[78] 프로비덴시아 스튜어티이 
5'CTGCAG 3'GGTC
 
5'-CTGCA G---3' 3'-G ACGTC---5'
사키[78] 스트렙토미세스아크로모제네스 
5'GAGCTC 3'CTCGAG
 
5'-GAGCT C---3' 3'-C TCGAG---5'
살리[78] 스트렙토미시스알버스 
5'GTCGAC 3'CAGCTG
 
5'-G TCGAC---3' 3'-CAGCT G---5'
ScaI*[78] 스트렙토미세스 케스피토스 
5'AGTACT 3'TCATGA
 
5'-AGT ACT---3' 3'-TCA TGA---5'
스피이 스파이로틸루스 나탄스 
5'actagt 3'tgatca
 
5'---CTAGT----3' 3'--TGATC A---5'
슈피[78] 스트렙토미시스페이로모제네균 
5'GCATGC 3'CGTACG
 
5'-GCATG C---3' 3'-C GTACG---5'
스튜이*[79][80] 스트렙토미세스 결핵균 
5'AGGCCT 3'TCCGGA
 
5'-AGG CCT---3' 3' TCC GGA---5'
엑스바이[78] 크산토모나스바드리 
5'TCTGA 3'AGATCT
 
5'-T CTGAA---3' 3'-AGATC T---5'

키:
* = 무딘 끝
N = C, G, T 또는 A
W = A 또는 T

참고 항목

참조

  1. ^ Roberts RJ (November 1976). "Restriction endonucleases". CRC Critical Reviews in Biochemistry. 4 (2): 123–64. doi:10.3109/10409237609105456. PMID 795607.
  2. ^ a b Kessler C, Manta V (August 1990). "Specificity of restriction endonucleases and DNA modification methyltransferases a review (Edition 3)". Gene. 92 (1–2): 1–248. doi:10.1016/0378-1119(90)90486-B. PMID 2172084.
  3. ^ Pingoud A, Alves J, Geiger R (1993). "Chapter 8: Restriction Enzymes". In Burrell M (ed.). Enzymes of Molecular Biology. Methods of Molecular Biology. Vol. 16. Totowa, NJ: Humana Press. pp. 107–200. ISBN 0-89603-234-5.
  4. ^ a b Arber W, Linn S (1969). "DNA modification and restriction". Annual Review of Biochemistry. 38: 467–500. doi:10.1146/annurev.bi.38.070169.002343. PMID 4897066.
  5. ^ Krüger DH, Bickle TA (September 1983). "Bacteriophage survival: multiple mechanisms for avoiding the deoxyribonucleic acid restriction systems of their hosts". Microbiological Reviews. 47 (3): 345–60. doi:10.1128/MMBR.47.3.345-360.1983. PMC 281580. PMID 6314109.
  6. ^ Kobayashi I (September 2001). "Behavior of restriction-modification systems as selfish mobile elements and their impact on genome evolution". Nucleic Acids Research. 29 (18): 3742–56. doi:10.1093/nar/29.18.3742. PMC 55917. PMID 11557807.
  7. ^ Roberts RJ (April 2005). "How restriction enzymes became the workhorses of molecular biology". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (17): 5905–8. doi:10.1073/pnas.0500923102. PMC 1087929. PMID 15840723.
  8. ^ Roberts RJ, Vincze T, Posfai J, Macelis D (January 2007). "REBASE--enzymes and genes for DNA restriction and modification". Nucleic Acids Research. 35 (Database issue): D269-70. doi:10.1093/nar/gkl891. PMC 1899104. PMID 17202163.
  9. ^ Primrose SB, Old RW (1994). Principles of gene manipulation: an introduction to genetic engineering. Oxford: Blackwell Scientific. ISBN 0-632-03712-1.
  10. ^ Micklos DA, Bloom MV, Freyer GA (1996). Laboratory DNA science: an introduction to recombinant DNA techniques and methods of genome analysis. Menlo Park, Calif: Benjamin/Cummings Pub. Co. ISBN 0-8053-3040-2.
  11. ^ Massey A, Kreuzer H (2001). Recombinant DNA and Biotechnology: A Guide for Students. Washington, D.C: ASM Press. ISBN 1-55581-176-0.
  12. ^ Winnacker E-L (1987). "Chapter 2: Isolation, Identification, and Characterisation of DNA fragments". From Genes to Clones. VCH. ISBN 0-89573-614-4.
  13. ^ a b Luria SE, Human ML (October 1952). "A nonhereditary, host-induced variation of bacterial viruses". Journal of Bacteriology. 64 (4): 557–69. doi:10.1128/JB.64.4.557-569.1952. PMC 169391. PMID 12999684.
  14. ^ Bertani G, Weigle JJ (February 1953). "Host controlled variation in bacterial viruses". Journal of Bacteriology. 65 (2): 113–21. doi:10.1128/JB.65.2.113-121.1953. PMC 169650. PMID 13034700.
  15. ^ Meselson M, Yuan R (March 1968). "DNA restriction enzyme from E. coli". Nature. 217 (5134): 1110–4. Bibcode:1968Natur.217.1110M. doi:10.1038/2171110a0. PMID 4868368. S2CID 4172829.
  16. ^ Dussoix D, Arber W (July 1962). "Host specificity of DNA produced by Escherichia coli. II. Control over acceptance of DNA from infecting phage lambda". Journal of Molecular Biology. 5 (1): 37–49. doi:10.1016/S0022-2836(62)80059-X. PMID 13888713.
  17. ^ Lederberg S, Meselson M (May 1964). "Degradation of non-replicating bacteriophage dna in non-accepting cells". Journal of Molecular Biology. 8 (5): 623–8. doi:10.1016/S0022-2836(64)80112-1. PMID 14187389.
  18. ^ Roberts RJ (April 2005). "How restriction enzymes became the workhorses of molecular biology". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (17): 5905–8. Bibcode:2005PNAS..102.5905R. doi:10.1073/pnas.0500923102. PMC 1087929. PMID 15840723.
  19. ^ Smith HO, Wilcox KW (July 1970). "A restriction enzyme from Hemophilus influenzae. I. Purification and general properties". Journal of Molecular Biology. 51 (2): 379–91. doi:10.1016/0022-2836(70)90149-X. PMID 5312500.
  20. ^ Kelly TJ, Smith HO (July 1970). "A restriction enzyme from Hemophilus influenzae. II". Journal of Molecular Biology. 51 (2): 393–409. doi:10.1016/0022-2836(70)90150-6. PMID 5312501.
  21. ^ Loenen WA, Dryden DT, Raleigh EA, Wilson GG, Murray NE (January 2014). "Highlights of the DNA cutters: a short history of the restriction enzymes". Nucleic Acids Research. 42 (1): 3–19. doi:10.1093/nar/gkt990. PMC 3874209. PMID 24141096.
  22. ^ Danna K, Nathans D (December 1971). "Specific cleavage of simian virus 40 DNA by restriction endonuclease of Hemophilus influenzae". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 68 (12): 2913–7. Bibcode:1971PNAS...68.2913D. doi:10.1073/pnas.68.12.2913. PMC 389558. PMID 4332003.
  23. ^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine". The Nobel Foundation. 1978. Retrieved 2008-06-07. for the discovery of restriction enzymes and their application to problems of molecular genetics
  24. ^ Villa-Komaroff L, Efstratiadis A, Broome S, Lomedico P, Tizard R, Naber SP, et al. (August 1978). "A bacterial clone synthesizing proinsulin". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 75 (8): 3727–31. Bibcode:1978PNAS...75.3727V. doi:10.1073/pnas.75.8.3727. PMC 392859. PMID 358198.
  25. ^ Jeltsch A, Kröger M, Pingoud A (July 1995). "Evidence for an evolutionary relationship among type-II restriction endonucleases". Gene. 160 (1): 7–16. doi:10.1016/0378-1119(95)00181-5. PMID 7628720.
  26. ^ Jeltsch A, Pingoud A (February 1996). "Horizontal gene transfer contributes to the wide distribution and evolution of type II restriction-modification systems". Journal of Molecular Evolution. 42 (2): 91–6. Bibcode:1996JMolE..42...91J. doi:10.1007/BF02198833. PMID 8919860. S2CID 19989648.
  27. ^ Naito T, Kusano K, Kobayashi I (February 1995). "Selfish behavior of restriction-modification systems". Science. 267 (5199): 897–9. Bibcode:1995Sci...267..897N. doi:10.1126/science.7846533. PMID 7846533. S2CID 31128438.
  28. ^ Cooper S (2003). "Restriction Map". bioweb.uwlax.edu. University of Wisconsin. Retrieved 10 May 2021.
  29. ^ a b c d e f g h i j Pingoud A, Jeltsch A (September 2001). "Structure and function of type II restriction endonucleases". Nucleic Acids Research. 29 (18): 3705–27. doi:10.1093/nar/29.18.3705. PMC 55916. PMID 11557805.
  30. ^ Clark DP (2005). Molecular biology. Amsterdam: Elsevier Academic Press. ISBN 0-12-175551-7.
  31. ^ Goodsell DS (2002). "The molecular perspective: restriction endonucleases" (PDF). Stem Cells. 20 (2): 190–1. doi:10.1634/stemcells.20-2-190. PMID 11897876. S2CID 222199041.
  32. ^ a b Bickle TA, Krüger DH (June 1993). "Biology of DNA restriction". Microbiological Reviews. 57 (2): 434–50. doi:10.1128/MMBR.57.2.434-450.1993. PMC 372918. PMID 8336674.
  33. ^ Boyer HW (1971). "DNA restriction and modification mechanisms in bacteria". Annual Review of Microbiology. 25: 153–76. doi:10.1146/annurev.mi.25.100171.001101. PMID 4949033.
  34. ^ Yuan R (1981). "Structure and mechanism of multifunctional restriction endonucleases". Annual Review of Biochemistry. 50: 285–319. doi:10.1146/annurev.bi.50.070181.001441. PMID 6267988.
  35. ^ a b 제한 엔도뉴클레아제 NEB의 종류
  36. ^ a b Sistla S, Rao DN (2004). "S-Adenosyl-L-methionine-dependent restriction enzymes". Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology. 39 (1): 1–19. doi:10.1080/10409230490440532. PMID 15121719. S2CID 1929381.
  37. ^ Williams RJ (March 2003). "Restriction endonucleases: classification, properties, and applications". Molecular Biotechnology. 23 (3): 225–43. doi:10.1385/MB:23:3:225. PMID 12665693. S2CID 29672999.
  38. ^ a b Murray NE (June 2000). "Type I restriction systems: sophisticated molecular machines (a legacy of Bertani and Weigle)". Microbiology and Molecular Biology Reviews. 64 (2): 412–34. doi:10.1128/MMBR.64.2.412-434.2000. PMC 98998. PMID 10839821.
  39. ^ PDB: 1qps Gigorescu A, Morvath M, Wilkosz PA, Chandrasekhar K, Rosenberg JM (2004). "The integration of recognition and cleavage: X-ray structures of pre-transition state complex, post-reactive complex, and the DNA-free endonuclease". In Alfred M. Pingoud (ed.). Restriction Endonucleases (Nucleic Acids and Molecular Biology, Volume 14). Berlin: Springer. pp. 137–178. ISBN 3-540-20502-0.
  40. ^ Ninfa JP, Balou DP, Benore M (2010). Fundamental Laboratory Approaches for Biochemistry and Biotechnology. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. p. 341. ISBN 978-0-470-08766-4.
  41. ^ Siwek W, Czapinska H, Bochtler M, Bujnicki JM, Skowronek K (August 2012). "Crystal structure and mechanism of action of the N6-methyladenine-dependent type IIM restriction endonuclease R.DpnI". Nucleic Acids Research. 40 (15): 7563–72. doi:10.1093/nar/gks428. PMC 3424567. PMID 22610857.
  42. ^ Mierzejewska K, Siwek W, Czapinska H, Kaus-Drobek M, Radlinska M, Skowronek K, et al. (July 2014). "Structural basis of the methylation specificity of R.DpnI". Nucleic Acids Research. 42 (13): 8745–54. doi:10.1093/nar/gku546. PMC 4117772. PMID 24966351.
  43. ^ Dryden DT, Murray NE, Rao DN (September 2001). "Nucleoside triphosphate-dependent restriction enzymes". Nucleic Acids Research. 29 (18): 3728–41. doi:10.1093/nar/29.18.3728. PMC 55918. PMID 11557806.
  44. ^ Meisel A, Bickle TA, Krüger DH, Schroeder C (January 1992). "Type III restriction enzymes need two inversely oriented recognition sites for DNA cleavage". Nature. 355 (6359): 467–9. Bibcode:1992Natur.355..467M. doi:10.1038/355467a0. PMID 1734285. S2CID 4354056.
  45. ^ Bourniquel AA, Bickle TA (November 2002). "Complex restriction enzymes: NTP-driven molecular motors". Biochimie. 84 (11): 1047–59. doi:10.1016/S0300-9084(02)00020-2. PMID 12595133.
  46. ^ a b Barrangou R, Fremaux C, Deveau H, Richards M, Boyaval P, Moineau S, et al. (March 2007). "CRISPR provides acquired resistance against viruses in prokaryotes". Science. 315 (5819): 1709–12. Bibcode:2007Sci...315.1709B. doi:10.1126/science.1138140. hdl:20.500.11794/38902. PMID 17379808. S2CID 3888761.
  47. ^ Horvath P, Barrangou R (January 2010). "CRISPR/Cas, the immune system of bacteria and archaea". Science. 327 (5962): 167–70. Bibcode:2010Sci...327..167H. doi:10.1126/science.1179555. PMID 20056882. S2CID 17960960.
  48. ^ Kim YG, Cha J, Chandrasegaran S (February 1996). "Hybrid restriction enzymes: zinc finger fusions to Fok I cleavage domain". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (3): 1156–60. Bibcode:1996PNAS...93.1156K. doi:10.1073/pnas.93.3.1156. PMC 40048. PMID 8577732.
  49. ^ Urnov FD, Rebar EJ, Holmes MC, Zhang HS, Gregory PD (September 2010). "Genome editing with engineered zinc finger nucleases". Nature Reviews. Genetics. 11 (9): 636–46. doi:10.1038/nrg2842. PMID 20717154. S2CID 205484701.
  50. ^ Townsend JA, Wright DA, Winfrey RJ, Fu F, Maeder ML, Joung JK, Voytas DF (May 2009). "High-frequency modification of plant genes using engineered zinc-finger nucleases". Nature. 459 (7245): 442–5. Bibcode:2009Natur.459..442T. doi:10.1038/nature07845. PMC 2743854. PMID 19404258.
  51. ^ Shukla VK, Doyon Y, Miller JC, DeKelver RC, Moehle EA, Worden SE, et al. (May 2009). "Precise genome modification in the crop species Zea mays using zinc-finger nucleases". Nature. 459 (7245): 437–41. Bibcode:2009Natur.459..437S. doi:10.1038/nature07992. PMID 19404259. S2CID 4323298.
  52. ^ Ekker SC (2008). "Zinc finger-based knockout punches for zebrafish genes". Zebrafish. 5 (2): 121–3. doi:10.1089/zeb.2008.9988. PMC 2849655. PMID 18554175.
  53. ^ Geurts AM, Cost GJ, Freyvert Y, Zeitler B, Miller JC, Choi VM, et al. (July 2009). "Knockout rats via embryo microinjection of zinc-finger nucleases". Science. 325 (5939): 433. Bibcode:2009Sci...325..433G. doi:10.1126/science.1172447. PMC 2831805. PMID 19628861.
  54. ^ Tovkach A, Zeevi V, Tzfira T (January 2011). "Expression, purification and characterization of cloning-grade zinc finger nuclease". Journal of Biotechnology. 151 (1): 1–8. doi:10.1016/j.jbiotec.2010.10.071. PMID 21029755.
  55. ^ Christian M, Cermak T, Doyle EL, Schmidt C, Zhang F, Hummel A, et al. (October 2010). "Targeting DNA double-strand breaks with TAL effector nucleases". Genetics. 186 (2): 757–61. doi:10.1534/genetics.110.120717. PMC 2942870. PMID 20660643.
  56. ^ Li T, Huang S, Jiang WZ, Wright D, Spalding MH, Weeks DP, Yang B (January 2011). "TAL nucleases (TALNs): hybrid proteins composed of TAL effectors and FokI DNA-cleavage domain". Nucleic Acids Research. 39 (1): 359–72. doi:10.1093/nar/gkq704. PMC 3017587. PMID 20699274.
  57. ^ Hsu PD, Lander ES, Zhang F (June 2014). "Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineering". Cell. 157 (6): 1262–78. doi:10.1016/j.cell.2014.05.010. PMC 4343198. PMID 24906146.
  58. ^ "Revolutionizing Biotechnology with Artificial Restriction Enzymes". Genetic Engineering and Biotechnology News. 10 February 2017. Retrieved 27 May 2021. (프로그램 가능한 DNA 유도 인공 제한 효소에 대한 보고)
  59. ^ Murtola M, Wenska M, Strömberg R (July 2010). "PNAzymes that are artificial RNA restriction enzymes". Journal of the American Chemical Society. 132 (26): 8984–90. doi:10.1021/ja1008739. PMID 20545354.
  60. ^ A. Pingoud (2004). Restriction Endonucleases (Nucleic Acids and Molecular Biology). Springer. p. 3. ISBN 9783642188510.
  61. ^ Smith HO, Nathans D (December 1973). "Letter: A suggested nomenclature for bacterial host modification and restriction systems and their enzymes". Journal of Molecular Biology. 81 (3): 419–23. doi:10.1016/0022-2836(73)90152-6. PMID 4588280.
  62. ^ Roberts RJ, Belfort M, Bestor T, Bhagwat AS, Bickle TA, Bitinaite J, et al. (April 2003). "A nomenclature for restriction enzymes, DNA methyltransferases, homing endonucleases and their genes". Nucleic Acids Research. 31 (7): 1805–12. doi:10.1093/nar/gkg274. PMC 152790. PMID 12654995.
  63. ^ Geerlof A. "Cloning using restriction enzymes". European Molecular Biology Laboratory - Hamburg. Retrieved 2008-06-07.
  64. ^ Russell DW, Sambrook J (2001). Molecular cloning: a laboratory manual. Cold Spring Harbor, N.Y: Cold Spring Harbor Laboratory. ISBN 0-87969-576-5.
  65. ^ Wolff JN, Gemmell NJ (February 2008). "Combining allele-specific fluorescent probes and restriction assay in real-time PCR to achieve SNP scoring beyond allele ratios of 1:1000". BioTechniques. 44 (2): 193–4, 196, 199. doi:10.2144/000112719. PMID 18330346.
  66. ^ Zhang R, Zhu Z, Zhu H, Nguyen T, Yao F, Xia K, et al. (July 2005). "SNP Cutter: a comprehensive tool for SNP PCR-RFLP assay design". Nucleic Acids Research. 33 (Web Server issue): W489-92. doi:10.1093/nar/gki358. PMC 1160119. PMID 15980518.
  67. ^ "Mapping". Nature.
  68. ^ Stryer L, Berg JM, Tymoczko JL (2002). Biochemistry (Fifth ed.). San Francisco: W.H. Freeman. p. 122. ISBN 0-7167-4684-0.
  69. ^ Tebas P, Stein D, Tang WW, Frank I, Wang SQ, Lee G, et al. (March 2014). "Gene editing of CCR5 in autologous CD4 T cells of persons infected with HIV". The New England Journal of Medicine. 370 (10): 901–10. doi:10.1056/NEJMoa1300662. PMC 4084652. PMID 24597865.
  70. ^ Wayengera M (2003). "HIV and Gene Therapy: The proposed [R-M enzymatic] model for a gene therapy against HIV". Makerere Med J. 38: 28–30.
  71. ^ Wayengera M, Kajumbula H, Byarugaba W (2007). "Frequency and site mapping of HIV-1/SIVcpz, HIV-2/SIVsmm and Other SIV gene sequence cleavage by various bacteria restriction enzymes: Precursors for a novel HIV inhibitory product". Afr J Biotechnol. 6 (10): 1225–1232.
  72. ^ Schiffer JT, Aubert M, Weber ND, Mintzer E, Stone D, Jerome KR (September 2012). "Targeted DNA mutagenesis for the cure of chronic viral infections". Journal of Virology. 86 (17): 8920–36. doi:10.1128/JVI.00052-12. PMC 3416169. PMID 22718830.
  73. ^ Manjunath N, Yi G, Dang Y, Shankar P (November 2013). "Newer gene editing technologies toward HIV gene therapy". Viruses. 5 (11): 2748–66. doi:10.3390/v5112748. PMC 3856413. PMID 24284874.
  74. ^ Stetson DB, Ko JS, Heidmann T, Medzhitov R (August 2008). "Trex1 prevents cell-intrinsic initiation of autoimmunity". Cell. 134 (4): 587–98. doi:10.1016/j.cell.2008.06.032. PMC 2626626. PMID 18724932.
  75. ^ Gasior SL, Roy-Engel AM, Deininger PL (June 2008). "ERCC1/XPF limits L1 retrotransposition". DNA Repair. 7 (6): 983–9. doi:10.1016/j.dnarep.2008.02.006. PMC 2483505. PMID 18396111.
  76. ^ Roberts RJ (January 1980). "Restriction and modification enzymes and their recognition sequences". Nucleic Acids Research. 8 (1): r63–r80. doi:10.1093/nar/8.1.197-d. PMC 327257. PMID 6243774.
  77. ^ Roberts RJ (1988). "Restriction enzymes and their isoschizomers". Nucleic Acids Research. 16 Suppl (Suppl): r271-313. doi:10.1093/nar/16.suppl.r271. PMC 340913. PMID 2835753.
  78. ^ a b c d e f g Krieger M, Scott MP, Matsudaira PT, Lodish HF, Darnell JE, Zipursky L, Kaiser C, Berk A (2004). Molecular Cell Biology (5th ed.). New York: W.H. Freeman and Company. ISBN 0-7167-4366-3.
  79. ^ "Stu I from Streptomyces tubercidicus". Sigma-Aldrich. Retrieved 2008-06-07.
  80. ^ Shimotsu H, Takahashi H, Saito H (November 1980). "A new site-specific endonuclease StuI from Streptomyces tubercidicus". Gene. 11 (3–4): 219–25. doi:10.1016/0378-1119(80)90062-1. PMID 6260571.

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