Биотехнологичната индустрия използва рестрикционни ензими за картографиране на ДНК, както и за изрязване и снаждане за използване в генното инженерство. Намерен в бактериите, рестрикционен ензим разпознава и се прикрепя към определена ДНК последователност и след това разделя гръбнака на двойната спирала. Неравномерните или „лепкави“ краища, които са резултат от разреза, се свързват отново с ензима лигаза, съобщава Dolan DNA Learning Center. Рестрикционните ензими доведоха до значителен напредък в биотехнологиите.
Ранна история
Според Access Excellence учените Вернер Арбор и Стюарт Лин идентифицират два ензима, които предотвратяват растежа на вируси в Е. coli бактерии през 60-те години. Те открили, че един от ензимите, наречен „рестрикционна нуклеаза“, реже ДНК в различни точки по дължината на ДНК веригата. Този ензим обаче разрязва молекулата на произволни места. Биотехнолозите се нуждаеха от инструмент, който може да намали ДНК в целевите места по последователен начин.
Пробивно откритие
През 1968 г. H.O. Смит, К.В. Уилкокс и Т. Дж. Кели изолира първия рестрикционен ензим, HindII, това многократно нарязани ДНК молекули на точно определено място - центъра на последователността - в Джон Хопкинс Университет. Оттогава са установени над 900 рестрикционни ензима измежду 230 щама бактерии, според Access Excellence.
Картиране на ДНК
ДНК геномите могат да бъдат картографирани чрез използването на рестрикционни ензими, според Медицинската енциклопедия. Чрез установяване на реда на рестрикционните ензимни точки в генома - т.е. местата, където ензимът ще се прикрепи, учените могат да анализират ДНК. Тази техника, известна като полиморфизъм на дължина на рестрикционния фрагмент, може да бъде полезна при типизирането на ДНК, особено когато трябва да се провери идентичността на ДНК фрагмент от местопрестъплението.
Генериране на рекомбинантна ДНК
Използването на рестрикционни ензими е от решаващо значение при генерирането на рекомбинантна ДНК, която представлява плетенето заедно на ДНК фрагменти от два несвързани организма. В повечето случаи плазмид (бактериална ДНК) се комбинира с ген от втори организъм. По време на процеса рестрикционните ензими ще смилат или ще режат ДНК както от бактериите, така и от другия организъм, което води до фрагменти от ДНК със съвместими краища, съобщава Медицинската енциклопедия. След това тези краища се поставят заедно чрез използването на друг ензим или лигаза.
Видове ензими за ограничение
Според Университета в Стратклайд в Глазгоу има три основни типа рестрикционни ензими. Тип I различава определена последователност по протежение на молекулата на ДНК, но разделя само една верига от двойната спирала. Освен това той излъчва нуклеотиди на мястото на среза. Друг ензим трябва да последва, за да отреже втората верига на ДНК. Тип II разпознава определена последователност и нарязва двете вериги на ДНК близо до или в рамките на целевия сайт. Тип III ще отреже двете вериги на ДНК на предварително определено разстояние от мястото на разпознаване.