Hvad er restriktionsenzymer?

Restriktionsenzymer er enzymer, der genkender bestemte DNA-sekvenser og spalter dem, der adskiller en DNA-streng i to, uanset hvor de finder sekvenserne, de er blevet kodet til at genkende. Der er en række anvendelser til restriktionsenzymer, måske mest bemærkelsesværdigt inden for rekombinant DNA-teknologi, som gør det muligt for forskere at manipulere genetisk information. Rekombinant DNA bruges til alt fra udvikling af terapeutiske produkter som insulin til medicinsk behandling til modificering af afgrøder.

Disse enzymer er isoleret fra bakterier. Hos bakterier beskytter de organismen mod fremmed DNA ved at hugge op DNA'et, når det genkendes af bakteriens krop. Bakterier bruger en teknik kaldet restriktionsmodifikation for at beskytte sig mod deres restriktionsenzymer, hvilket sikrer, at enzymerne ikke tænder for selve bakteriens DNA. Som en selvforsvarsmekanisme er restriktionsenzymer fremragende, hvilket forhindrer replikation af fremmed DNA i kroppen ved at fragmentere det.

Talrige restriktionsenzymer er blevet opdaget, og flere afdækkes konstant i en proces, der er kendt som kortlægning af restriktionsenzym. Flere laboratorier producerer restriktionsenzymer til salg til forskere og andre laboratorier. Hvert restriktionsenzym er blevet kodet til at reagere på en bestemt sekvens af nukleotider, og sekvensen er sædvanligvis en palindrome, der læser den samme baglæns og fremad. Når et restriktionsenzym finder den sekvens, den genkender, skærer det gennem begge strenge af DNA'ets dobbelte spiralstruktur og adskiller det. Det vil også oprette flere fragmenter, hvis det identificerer mere end en kopi af den sekvens, den kender.

Nogle restriktionsenzymer skærer lige over den dobbelte helix, hvilket skaber såkaldte stumpe ender. Andre skærer på forskellige punkter på andre sider, hvilket skaber et skævt snit kaldet "klæbrige ender." I begge tilfælde kan et enzym kendt som DNA-ligase bruges til at forbinde et stykke DNA til det afskårne DNA, så længe de to dele har komplementære ender. Denne teknik kan bruges til at indsætte nyt DNA i et genom og til at manipulere et genom, som ligner montering af brikkerne i to forskellige gåder.

I nogle tilfælde kodes et restriktionsenzym for det, der er kendt som entydig genkendelse, hvilket betyder, at det kun genkender meget specifikke sekvenser. Andre er kodet for tvetydig genkendelse på udkig efter sekvenser, hvor specifikke nukleotider beslaglægger eventuelle nukleotider. Ved hjælp af kendte restriktionsenzymer kan forskere selektivt snuppe en prøve af DNA ind i fragmenter, der er kendt som restriktionsfragmenter.