Forskare behöver manipulera DNA för att identifiera gener, studera och förstå hur celler fungerar och producerar proteiner med medicinsk eller kommersiell betydelse. Bland de viktigaste verktygen för att manipulera DNA är restriktionsenzymer - enzymer som skär DNA på specifika platser. Genom att inkubera DNA tillsammans med restriktionsenzymer kan forskare klippa det i bitar som senare kan "splitsas" tillsammans med andra DNA-segment.

Origins

Restriktionsenzymer finns i bakterier som använder dem som ett vapen mot bakteriofag, virus som infekterar bakterier. När viralt DNA gör sin väg in i cellen, kapar de restriktionsenzymerna upp i bitar. Dessa bakterier har vanligtvis också andra enzymer som gör kemiska modifieringar av specifika ställen på deras DNA; dessa modifieringar skyddar det bakteriella DNAet från att hakas upp av restriktionsenzymet.

Restriktionsenzymer kallas generellt efter bakterien från vilken de isolerades. HindII och HindIII är exempelvis från en art som heter Haemophilus influenzae.

Erkännningssekvenser

Varje restriktionsenzym har en mycket specifik form, så det kan bara hålla sig till vissa sekvenser av bokstäver i DNA-kod. Om dess "igenkänningssekvens" är närvarande, kommer den att kunna hålla sig till DNA och göra en sänkning vid den tiden. Restriktionsenzymet Sac I har till exempel igenkänningssekvensen GAGCTC, så det kommer att göra en klippning var som helst den här sekvensen uppträder. Om den här sekvensen uppträder i dussintals olika ställen i genomet, kommer det att göra ett snitt i dussintals olika platser.

Specificitet

Vissa igenkänningssekvenser är mer specifika än andra. Enzymet HinfI, till exempel, kommer att göra ett snitt i en sekvens som börjar med GA och slutar med TC och har ett annat brev i mitten. Sac I, däremot, kommer bara att skära sekvensen GAGCTC.

DNA är dubbelsträngat. Vissa restriktionsenzymer gör en rak klippning som lämnar två dubbelsträngade DNA-delar med trubbiga ändar. Andra enzymer gör "sneda" skär som lämnar varje bit av DNA med en kort enkelsträngad ände.

Splicing

Om du tar två bitar av DNA med matchande klibbiga ändar och inkuberar dem med en annan enzym som kallas ligas, du kan smälta eller skarva dem ihop. Denna teknik är mycket viktig för molekylärbiologer eftersom de ofta behöver ta DNA och infoga det i bakterier för att göra proteiner som insulin som har medicinska användningsområden. Om de skär DNA från ett prov och ett stycke bakteriellt DNA med samma restriktionsenzym, kommer både det bakteriella DNA och provd DNA nu att ha matchande klibbiga ändar, och biologen kan använda ligas för att skarva dem ihop.