Vad är restriktionsenzymer?

Restriktionsenzymer är enzymer som känner igen specifika DNA-sekvenser och klyver dem och separerar en DNA-sträng i två varhelst de hittar de sekvenser de har kodats för att känna igen. Det finns ett antal tillämpningar för restriktionsenzymer, kanske mest framför allt inom rekombinant DNA-teknik som gör det möjligt för forskare att manipulera genetisk information. Rekombinant DNA används för allt från att utveckla terapeutiska produkter som insulin för medicinsk behandling till modifiering av grödor.

Dessa enzymer isoleras från bakterier. I bakterier skyddar de organismen från främmande DNA genom att hugga upp DNA när det känns igen av bakteriens kropp. Bakterier använder en teknik som kallas restriktionsmodifiering för att skydda sig mot sina restriktionsenzymer, vilket säkerställer att enzymerna inte sätter på DNA-en från bakterien själv. Som en självförsvarsmekanism är restriktionsenzymer utmärkta, vilket förhindrar replikering av främmande DNA i kroppen genom att fragmentera det.

Många restriktionsenzymer har upptäckts och fler upptäcks ständigt i en process som kallas restriktionsenzymkartläggning. Flera laboratorier producerar restriktionsenzymer att sälja till forskare och andra laboratorier. Varje restriktionsenzym har kodats för att svara på en speciell sekvens av nukleotider, och sekvensen är vanligtvis en palindrom, som läser samma bakåt och framåt. När ett restriktionsenzym hittar den sekvens som det känner igen, skär det genom båda strängarna i den dubbla spiralstrukturen hos DNA och separerar det. Det kommer också att skapa flera fragment om det identifierar mer än en kopia av den sekvens som den känner till.

Vissa restriktionsenzymer skär rakt över den dubbla spiralen och skapar så kallade trubbiga ändar. Andra skär på olika punkter på andra sidor, vilket gör ett taggat snitt som kallas "klibbiga ändar." I båda fallen kan ett enzym, känt som DNA-ligas, användas för att förena en bit DNA till det avskurna DNA, så länge de två delar har komplementära ändar. Denna teknik kan användas för att sätta in nytt DNA i ett genom och för att manipulera ett genom, som liknar montering av bitarna i två olika pussel.

I vissa fall kodas ett restriktionsenzym för vad som kallas entydig igenkänning, vilket innebär att det bara känner igen mycket specifika sekvenser. Andra är kodade för tvetydig igenkänning och letar efter sekvenser där specifika nukleotider fäste alla nukleotider. Med hjälp av kända restriktionsenzymer kan forskare selektivt fånga upp ett prov av DNA i fragment som kallas restriktionsfragment.