Co to są enzymy restrykcyjne?

Enzymy restrykcyjne to enzymy, które rozpoznają określone sekwencje DNA i rozszczepiają je, oddzielając nić DNA na dwie części, gdziekolwiek znajdą sekwencje, które zostały zakodowane do rozpoznania. Istnieje wiele zastosowań enzymów restrykcyjnych, być może przede wszystkim w technologii rekombinacji DNA, która umożliwia naukowcom manipulowanie informacjami genetycznymi. Rekombinowany DNA jest wykorzystywany do wszystkiego, od opracowywania produktów terapeutycznych, takich jak insulina do leczenia, po modyfikowanie upraw.

Enzymy te są izolowane z bakterii. W bakteriach chronią organizm przed obcym DNA, dzieląc DNA, gdy zostanie ono rozpoznane przez organizm bakterii. Bakterie stosują technikę zwaną modyfikacją restrykcyjną, aby chronić się przed enzymami restrykcyjnymi, zapewniając, aby enzymy nie włączały DNA samej bakterii. Jako mechanizm samoobrony enzymy restrykcyjne są doskonałe, zapobiegając replikacji obcego DNA w ciele poprzez jego fragmentację.

Odkryto wiele enzymów restrykcyjnych, a coraz więcej odkrywa się w procesie znanym jako mapowanie enzymów restrykcyjnych. Kilka laboratoriów produkuje enzymy restrykcyjne, które sprzedaje badaczom i innym laboratoriom. Każdy enzym restrykcyjny został zakodowany w celu odpowiedzi na określoną sekwencję nukleotydów, a sekwencją jest zwykle palindrom, odczytując to samo do tyłu i do przodu. Gdy enzym restrykcyjny znajdzie sekwencję, którą rozpoznaje, przecina obie nici struktury podwójnej helisy DNA, rozdzielając ją. Stworzy również wiele fragmentów, jeśli zidentyfikuje więcej niż jedną kopię sekwencji, którą zna.

Niektóre enzymy restrykcyjne przecinają podwójnie helisę, tworząc tak zwane tępe końce. Inne przecinają w różnych punktach po drugiej stronie, tworząc poszarpane cięcie określane jako „lepkie końce”. W obu przypadkach można użyć enzymu znanego jako ligaza DNA, aby połączyć kawałek DNA z odciętym DNA, o ile oba części mają komplementarne końce. Technikę tę można zastosować do wstawienia nowego DNA do genomu i do manipulowania genomem, podobnie jak połączenie dwóch różnych łamigłówek.

W niektórych przypadkach enzym restrykcyjny jest kodowany dla tak zwanego jednoznacznego rozpoznawania, co oznacza, że ​​rozpoznaje tylko bardzo specyficzne sekwencje. Inne są kodowane w celu niejednoznacznego rozpoznania, szukając sekwencji, w których określone nukleotydy obejmują wszystkie nukleotydy. Za pomocą znanych enzymów restrykcyjnych badacze mogą selektywnie pociąć próbkę DNA na fragmenty zwane fragmentami restrykcyjnymi.