كيف تستخدم إنزيمات التقييد في التكنولوجيا الحيوية؟

توظف صناعة التكنولوجيا الحيوية إنزيمات مقيدة لرسم خرائط للحمض النووي وكذلك قصها ولصقها لاستخدامها في الهندسة الوراثية. يوجد في البكتيريا إنزيم مقيد يتعرف على تسلسل DNA معين ويرتبط به ، ثم يقطع العمود الفقري للحلزون المزدوج. الأطراف غير المتساوية أو "اللزجة" الناتجة عن القطع يتم ربطها من جديد بواسطة إنزيم الليجاس ، وفقًا لتقرير مركز Dolan DNA Learning Center. أدت إنزيمات التقييد إلى تقدم كبير في التكنولوجيا الحيوية.

وفقًا لـ Access Excellence ، حدد العالمان Werner Arbor و Stewart Linn إنزيمين يمنعان نمو الفيروسات في E. coli في الستينيات. اكتشفوا أن أحد الإنزيمات ، المسمى "نوكلياز التقييد" ، يقطع الحمض النووي في نقاط مختلفة على طول حبلا الحمض النووي. ومع ذلك ، قطع هذا الإنزيم الجزيء في أماكن عشوائية. كان علماء التكنولوجيا الحيوية بحاجة إلى أداة يمكنها قطع الحمض النووي في المواقع المستهدفة بطريقة متسقة.

في عام 1968 ، قام H.O. سميث ، ك. ويلكوكس وتي جيه. عزل كيلي أول إنزيم التقييد ، إنزيم HindII ، ذلك قام بتقطيع جزيئات الدنا بشكل متكرر في مكان محدد - مركز التسلسل - في جامعة جونز هوبكنز جامعة. تم تحديد أكثر من 900 إنزيم تقييد من بين 230 سلالة من البكتيريا منذ ذلك الوقت ، وفقًا لـ Access Excellence.

يمكن تعيين جينومات الحمض النووي من خلال استخدام إنزيمات التقييد ، وفقًا لموسوعة الطب. من خلال التأكد من ترتيب نقاط إنزيم التقييد في الجينوم - أي المواقع التي يلتصق فيها الإنزيم - يمكن للعلماء تحليل الحمض النووي. يمكن أن تكون هذه التقنية ، المعروفة باسم تعدد الأشكال لطول جزء التقييد ، مفيدة في كتابة الحمض النووي ، لا سيما عندما يلزم التحقق من هوية جزء من الحمض النووي من مسرح الجريمة.

يعد استخدام إنزيمات التقييد أمرًا بالغ الأهمية في توليد الحمض النووي المؤتلف ، وهو حياكة شظايا الحمض النووي معًا من كائنين غير مرتبطين. في معظم الحالات ، يتم دمج البلازميد (DNA البكتيري) مع جين من كائن حي آخر. خلال هذه العملية ، ستقوم إنزيمات التقييد بهضم أو قطع الحمض النووي من كل من البكتيريا والكائن الحي الآخر ، مما يؤدي إلى أجزاء من الحمض النووي ذات نهايات متوافقة ، وفقًا لموسوعة الطب. ثم يتم لصق هذه الأطراف معًا من خلال استخدام إنزيم أو ليجاز آخر.

وفقًا لجامعة ستراثكلايد في غلاسكو ، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من إنزيمات التقييد. يميز النوع الأول تسلسلًا معينًا على طول جزيء الحمض النووي ولكنه يقطع خيطًا واحدًا فقط من الحلزون المزدوج. كذلك ، فإنها تنبعث منها نيوكليوتيدات في موقع القطع. يجب أن يتابع إنزيم آخر لقطع الخيط الثاني من الحمض النووي. يتعرف النوع الثاني على تسلسل معين وشرائح كل من خيوط الحمض النووي بالقرب من الموقع المستهدف أو داخله. سيقطع النوع الثالث شريطين من الحمض النووي على مسافة محددة مسبقًا من موقع التعرف.