Source of Restriction Enzymes

Siden opdagelsen af ​​restriktionsenzymer er området for molekylærbiologi hurtigt fremskredet på grund af den unikke evne af disse proteiner til at spalte DNA på en bestemt måde. Disse enkle enzymer har haft en dybtgående virkning på forskning over hele verden; mærkeligt nok har vi bakterier til at takke for denne videnskabelige gave.

Restriktionsenzymegenskaber og typer

Restriktionsenzymer, også kaldet restriktionsendonukleaser, binder til DNA og spalter dobbeltstrengen og danner mindre stykker af DNA. Der er tre typer restriktionsenzymer; Type I restriktionsenzymer genkender en DNA-sekvens og skærer strengen tilfældigt mere end tusind basepar væk fra stedet. Type II-restriktionsenzymer, der er mest anvendelige for molekylærbiologilaboratorier, genkender og skærer DNA-strengen forudsigeligt ved en specifik sekvens, som sædvanligvis er mindre end ti basepar lange. Type III restriktionsenzymer ligner type I, men disse skærer DNA'et omkring tredive basepar fra genkendelsessekvensen.

Kilder

Bakteriearter er den vigtigste kilde til kommercielle restriktionsenzymer. Disse enzymer tjener til at forsvare bakteriecellerne fra invasion af fremmed DNA, såsom nukleinsyresekvenser, der anvendes af vira til at replikere sig selv inde i en værtscelle. Dybest set vil enzymet hugge DNA i meget mindre stykker, som udgør en lille fare for cellen. Enzymerne er opkaldt efter arten og stammen af ​​bakterier, der producerer den. For eksempel kaldes det første restriktionsenzym, der ekstraheres fra Escherichia coli stamme RY13, EcoRI, og det femte enzym ekstraheret fra samme art hedder EcoRV.

Laboratory Convenience

Anvendelsen af ​​Type II restriktion enzymer er næsten universelle i laboratorier over hele verden. DNA molekyler er ekstremt lange og vanskelige at klare ordentligt, især hvis en forsker kun er interesseret i et eller to gener. Restriktionsenzymer giver forskeren mulighed for pålideligt at skære DNA'et i meget mindre portioner. Denne evne til at manipulere DNA har givet mulighed for fremskridt med begrænsningskortlægning og molekylær kloning.

Restriktionskortlægning

I en laboratorieindstilling ved at vide præcis, hvor visse restriktionssteder er på en DNA-streng, er yderst hjælpsomme og praktisk. Hvis DNA-sekvensen er kendt, kan restriktionsmapping udføres ved hjælp af en computer, som hurtigt kan kortlægge alle mulige restriktionsenzymgenkendelsessekvenser. Hvis DNA-sekvensen ikke er kendt, kan en forsker stadig skabe et generelt kort ved at anvende forskellige enzymer alene og sammen med andre enzymer til at spalte molekylet. Ved hjælp af deductiv begrundelse kan det generelle restriktionskort oprettes. At have et restriktionskort tilgængeligt er kritisk, når man klonerer gener.

Molekylær kloning

Molekylær kloning er en laboratorieteknik, hvor et gen skæres fra et mål-DNA-molekyle, som sædvanligvis ekstraheres fra en organisme, ved restriktionsenzymer. Derefter indsættes genet i et molekyle kaldet en vektor, som normalt er små stykker cirkulært DNA kaldet plasmider, som er blevet modificeret til at bære flere restriktionsenzym-målsekvenser. Vektoren spaltes åben af ​​restriktionsenzymer, og derefter indsættes genet i det cirkulære DNA. Et enzym, der hedder DNA-ligase, kan så omdanne cirklen til at omfatte målgenet. Når genet er "klonet" på en sådan måde, kan vektoren indsættes i en bakteriel celle, således at genet kan producere protein.