Was sind Restriktionsenzyme?
Restriktionsenzyme sind Enzyme, die bestimmte DNA-Sequenzen erkennen und spalten und einen DNA-Strang in zwei Teile trennen, wo immer sie die Sequenzen finden, für deren Erkennung sie kodiert wurden. Es gibt eine Reihe von Anwendungen für Restriktionsenzyme, insbesondere in der rekombinanten DNA-Technologie, mit der Wissenschaftler genetische Informationen manipulieren können. Rekombinante DNA wird für alles verwendet, von der Entwicklung therapeutischer Produkte wie Insulin zur medizinischen Behandlung bis zur Modifizierung von Kulturpflanzen.
Diese Enzyme werden aus Bakterien isoliert. In Bakterien schützen sie den Organismus vor fremder DNA, indem sie die DNA zerhacken, wenn sie vom Körper des Bakteriums erkannt wird. Bakterien verwenden eine als Restriktionsmodifikation bezeichnete Technik, um sich vor ihren Restriktionsenzymen zu schützen und sicherzustellen, dass die Enzyme die DNA des Bakteriums selbst nicht einschalten. Als Selbstverteidigungsmechanismus sind Restriktionsenzyme hervorragend geeignet, um die Replikation von Fremd-DNA im Körper durch Fragmentierung zu verhindern.
Es wurden zahlreiche Restriktionsenzyme entdeckt, und in einem als Restriktionsenzymkartierung bekannten Verfahren werden ständig weitere entdeckt. Mehrere Labors stellen Restriktionsenzyme her, die an Forscher und andere Labors verkauft werden. Jedes Restriktionsenzym wurde so codiert, dass es auf eine bestimmte Nukleotidsequenz reagiert, und die Sequenz ist normalerweise ein Palindrom, bei dem das gleiche hin und her gelesen wird. Wenn ein Restriktionsenzym die Sequenz findet, die es erkennt, schneidet es beide Stränge der Doppelhelixstruktur der DNA und trennt sie. Es werden auch mehrere Fragmente erstellt, wenn mehr als eine Kopie der ihm bekannten Sequenz identifiziert wird.
Einige Restriktionsenzyme schneiden direkt über die Doppelhelix und bilden so sogenannte stumpfe Enden. Andere schneiden an verschiedenen Stellen auf anderen Seiten und machen einen gezackten Schnitt, der als "klebrige Enden" bezeichnet wird. In beiden Fällen kann ein als DNA-Ligase bekanntes Enzym verwendet werden, um ein Stück DNA mit der abgetrennten DNA zu verbinden, solange die beiden verbunden sind Teile haben komplementäre Enden. Diese Technik kann verwendet werden, um neue DNA in ein Genom einzufügen und ein Genom so zu manipulieren, dass die Teile zweier verschiedener Rätsel zusammengefügt werden.
In einigen Fällen wird ein Restriktionsenzym für die sogenannte eindeutige Erkennung codiert, dh es erkennt nur sehr spezifische Sequenzen. Andere sind für mehrdeutiges Erkennen codiert und suchen nach Sequenzen, in denen bestimmte Nukleotide irgendwelche Nukleotide einklammern. Mit bekannten Restriktionsenzymen können Forscher eine DNA-Probe selektiv in Fragmente zerlegen, die als Restriktionsfragmente bekannt sind.