Biotechnologický průmysl využívá restrikční enzymy k mapování DNA a také k jejímu štěpení a spojování pro použití v genetickém inženýrství. Nachází se v bakteriích, restrikční enzym rozpozná a připojí se ke konkrétní sekvenci DNA a poté oddělí páteř dvojité šroubovice. Nerovné nebo „lepkavé“ konce, které jsou výsledkem řezu, se spojily s ligázovým enzymem, uvádí Dolan DNA Learning Center. Restrikční enzymy vedly k významnému pokroku v biotechnologii.
Raná historie
Podle Access Excellence vědci Werner Arbor a Stewart Linn identifikovali dva enzymy, které zabraňovaly růstu virů v E. bakterie coli v 60. letech. Zjistili, že jeden z enzymů, nazývaný „restrikční nukleáza“, štěpí DNA v různých bodech po celé délce řetězce DNA. Tento enzym však oddělil molekulu na náhodných místech. Biotechnologové potřebovali nástroj, který by mohl důsledně řezat DNA na cílených místech.
Průlomový objev
V roce 1968 H.O. Smith, K.W. Wilcox a T.J. Kelley izoloval první restrikční enzym HindII opakovaně krájené molekuly DNA na určitém místě - ve středu sekvence - u Johnse Hopkinse Univerzita. Podle Access Excellence bylo od té doby identifikováno více než 900 restrikčních enzymů z 230 kmenů bakterií.
Mapování DNA
DNA genomy lze mapovat pomocí restrikčních enzymů, uvádí Medicine Encyclopedia. Zjištěním pořadí bodů restrikčních enzymů v genomu - tj. Míst, kde se enzym připojí - mohou vědci analyzovat DNA. Tato technika, známá jako Polymorfismus délky restrikčních fragmentů, může být při typizaci DNA užitečná, zvláště když je třeba ověřit identitu fragmentu DNA z místa činu.
Generování rekombinantní DNA
Použití restrikčních enzymů je kritické při generování rekombinantní DNA, což je spojení DNA fragmentů ze dvou nepříbuzných organismů. Ve většině případů je plazmid (bakteriální DNA) kombinován s genem z druhého organismu. Během procesu restrikční enzymy budou trávit nebo řezat DNA jak z bakterií, tak z jiného organismu, což povede k fragmentům DNA se slučitelnými konci, uvádí Medicine Encyclopedia. Tyto konce jsou pak slepeny dohromady pomocí jiného enzymu nebo ligázy.
Druhy restrikčních enzymů
Podle University of Strathclyde v Glasgow existují tři hlavní typy restrikčních enzymů. Typ I rozlišuje konkrétní sekvenci podél molekuly DNA, ale odděluje pouze jedno vlákno dvojité šroubovice. Rovněž emituje nukleotidy v místě řezu. K odříznutí druhého řetězce DNA musí následovat další enzym. Typ II rozpoznává konkrétní sekvenci a krájí oba řetězce DNA blízko nebo v cílovém místě. Typ III rozřízne dva řetězce DNA v předem určené vzdálenosti od rozpoznávacího místa.