Efter upptäckten av restriktionsenzymer har fältet molekylärbiologi snabbt framskridit på grund av den unika förmågan hos dessa proteiner att klyva DNA på ett visst sätt. Dessa enkla enzymer har haft en djupgående effekt på forskning över hela världen. märkligt nog, vi har bakterier att tacka för den här vetenskapliga gåvan.

Restriktionsenzymegenskaper och typer

Restriktionsenzymer, även kallade restriktionsendonukleaser, binda till DNA och klyva dubbelsträngen, bilda mindre bitar av DNA. Det finns tre typer av restriktionsenzymer; Typ I-restriktionsenzymer känner igen en DNA-sekvens och skär strängen slumpmässigt mer än ett tusen baspar bort från platsen. Typ II-restriktionsenzymer, de mest användbara för molekylärbiologilaboratorier, känner igen och skär DNA-strängen förutsägbart vid en specifik sekvens som vanligtvis är mindre än tio baspar långa. Typ III-restriktionsenzymer liknar typ I men dessa skär DNA: n omkring trettio baspar från igenkänningssekvensen.

Källor

Bakteriella arter är huvudkällan för kommersiella restriktionsenzymer. Dessa enzymer tjänar till att försvara bakteriecellerna från invasion av främmande DNA, såsom nukleinsyrasekvenser som används av virus för att replikera sig inuti en värdcell. I grund och botten kommer enzymet att hugga DNA i mycket mindre bitar som utgör liten fara för cellen. Enzymerna är namngivna för arten och stammen av bakterier som producerar den. Exempelvis kallas det första restriktionsenzymet extraherat från Escherichia coli-stam RY13, EcoRI, och det femte enzymet extraherat från samma art kallas EcoRV.

Laboratorium Convenience

Användning av typ II-restriktion enzymer är nästan universella i laboratorier över hela världen. DNA-molekyler är extremt långa och svåra att hantera ordentligt, speciellt om en forskare endast är intresserad av en eller två gener. Restriktionsenzymer gör det möjligt för forskaren att på ett tillförlitligt sätt skära DNA i mycket mindre portioner. Denna förmåga att manipulera DNA har tillåtit förskottet av restriktionskartläggning och molekylär kloning.

Begränsning Kartläggning

I en laboratorieinställning vet man exakt var vissa restriktionsställen ligger på en DNA-sträng, det är ytterst till hjälp och bekvämt. Om DNA-sekvensen är känd kan restriktionsmapping utföras med dator, vilken snabbt kan kartlägga alla möjliga restriktionsenzymigenkänningssekvenser. Om DNA-sekvensen inte är känd kan en forskare fortfarande skapa en allmän karta genom att använda olika enzymer i sig och i kombination med andra enzymer för att klyva molekylen. Med hjälp av deduktiv resonemang kan den allmänna begränsningskartan skapas. Att ha en begränsningskarta tillgänglig är kritisk vid kloning av gener.

Molekylär kloning

Molekylär kloning är en laboratorieteknik där en gen skärs från en mål-DNA-molekyl, vanligtvis extraherad från en organism, genom restriktionsenzymer. Därefter införs genen i en molekyl som kallas en vektor, som vanligtvis är små bitar av cirkulärt DNA som kallas plasmider som har modifierats för att bära flera restriktionsenzym-målsekvenser. Vektorn spjälkas öppen genom restriktionsenzymer, och sedan insättes genen i det cirkulära DNA. Ett enzym som heter DNA-ligas kan sedan reformera cirkeln för att inkludera målgenen. När genen "klonas" på ett sådant sätt kan vektorn sättas in i en bakteriecell så att genen kan producera protein.