Hvad bruges til at klippe DNA på en bestemt placering til splejsning?

Forskere skal manipulere DNA for at identificere gener, studere og forstå, hvordan celler virker og producerer proteiner med medicinsk eller kommerciel betydning. Blandt de vigtigste værktøjer til manipulation af DNA er restriktionsenzymer - enzymer, der skærer DNA på bestemte steder. Ved at inkubere DNA sammen med restriktionsenzymer kan forskere klippe det i stykker, som senere kan "splices" sammen med andre DNA-segmenter.

Oprindelse

Restriktionsenzymer findes i bakterier, der bruger dem som et våben mod bakteriofag, vira, som inficerer bakterier. Når det virale DNA gør sin vej ind i cellen, hugger restriktionsenzymerne det i stykker. Disse bakterier har typisk også andre enzymer, som gør kemiske modifikationer af specifikke steder på deres DNA; disse modifikationer beskytter det bakterielle DNA mod at blive hugget op af restriktionsenzymet.

Restriktionsenzymer er generelt opkaldt efter bakterien, hvorfra de blev isoleret. HindII og HindIII er for eksempel fra en art kaldet Haemophilus influenzae.

Anerkendelsessekvenser

Hvert restriktionsenzym har en meget specifik form, så den kan kun holde sig til bestemte sekvenser af bogstaver i DNA-kode. Hvis dens "genkendelsessekvens" er til stede, vil den være i stand til at holde fast ved DNA'et og lave et snit på det tidspunkt. Restriktionsenzymet Sac I har for eksempel genkendelsessekvensen GAGCTC, så det vil gøre et stykke overalt, hvor denne sekvens fremgår. Hvis denne sekvens kommer frem i snesevis af forskellige steder i genomet, vil det lave et snit i snesevis af forskellige steder.

Specificitet

Nogle genkendelsessekvenser er mere specifikke end andre. Enzymet HinfI, for eksempel, vil lave et snit i en hvilken som helst sekvens, der starter med GA og slutter med TC og har et andet bogstav i midten. Sac I, derimod, vil kun skære sekvensen GAGCTC.

DNA er dobbeltstrenget. Nogle restriktionsenzymer gør en lige snit, der efterlader to dobbeltstrengede DNA-stykker med stumme ender. Andre enzymer laver "skråninger", der efterlader hvert stykke DNA med en kort enkeltstrenget ende.

Splejsning

Hvis du tager to stykker af DNA med matchende klæbrige ender og inkuberer dem med en anden enzym kaldet ligase, du kan smelte eller splitte dem sammen. Denne teknik er meget vigtig for molekylærbiologer, fordi de ofte skal tage DNA og indsætte det i bakterier for at få proteiner som insulin, der har medicinske anvendelser. Hvis de skærer DNA'et fra en prøve og et stykke bakterielt DNA med det samme restriktionsenzym, vil både det bakterielle DNA og prøved DNA nu have matchende klæbrige ender, og biologen kan bruge ligase til at splitte dem sammen.