Что такое ферменты рестрикции?

Ферменты рестрикции - это ферменты, которые распознают определенные последовательности ДНК и расщепляют их, разделяя нить ДНК на две части, где бы они ни находили последовательности, которые были кодированы для распознавания. Существует ряд приложений для ферментов рестрикции, возможно, наиболее заметно в технологии рекомбинантных ДНК, которая позволяет ученым манипулировать генетической информацией. Рекомбинантная ДНК используется для всего: от разработки терапевтических продуктов, таких как инсулин, для лечения до модификации сельскохозяйственных культур.

Эти ферменты выделены из бактерий. У бактерий они защищают организм от чужеродной ДНК, разрезая ДНК, когда она распознается организмом бактерии. Бактерии используют технику, называемую рестрикционной модификацией, чтобы защитить себя от своих рестриктаз, гарантируя, что энзимы не включают ДНК самой бактерии. Как механизм самозащиты, ферменты рестрикции превосходны, предотвращая репликацию чужеродной ДНК в организме путем ее фрагментации.

Были обнаружены многочисленные рестрикционные ферменты, и все больше и больше постоянно обнаруживаются в процессе, известном как картирование рестриктаз. Несколько лабораторий производят ферменты рестрикции для продажи исследователям и другим лабораториям. Каждый рестрикционный фермент был закодирован для ответа на определенную последовательность нуклеотидов, и эта последовательность обычно представляет собой палиндром, считывающий то же самое вперед и назад. Когда фермент рестрикции обнаруживает последовательность, которую он распознает, он прорезает обе цепи структуры двойной спирали ДНК, разделяя ее. Он также создаст несколько фрагментов, если он идентифицирует более одной копии известной последовательности.

Некоторые рестриктазы пересекают двойную спираль, создавая так называемые тупые концы. Другие режут в разных точках на других сторонах, создавая зазубрины, называемые «липкими концами». В любом случае, фермент, известный как ДНК-лигаза, может быть использован для присоединения куска ДНК к отрубленной ДНК, если два части имеют дополнительные концы. Эта техника может использоваться для вставки новой ДНК в геном и для манипулирования геномом, что-то вроде совмещения кусочков двух разных головоломок.

В некоторых случаях фермент рестрикции кодируется для того, что известно как однозначное распознавание, что означает, что он распознает только очень специфические последовательности. Другие кодируются для неоднозначного распознавания, ища последовательности, в которых конкретные нуклеотиды заключают в себе любые нуклеотиды. Используя известные рестрикционные ферменты, исследователи могут выборочно разрезать образец ДНК на фрагменты, известные как рестрикционные фрагменты.