Den bioteknologiske industri anvender restriktionsenzymer til at kortlægge DNA samt klippe og splejse det til brug inden for genteknologi. Fundet i bakterier, genkender et restriktionsenzym og binder sig til en bestemt DNA-sekvens og derefter afskærer rygraden i den dobbelte helix. De ujævne eller "klæbrige" ender, der er resultatet af udskæringen, genforenes af ligaseenzymet, rapporterer Dolan DNA Learning Center. Restriktionsenzymer har ført til betydelige fremskridt inden for bioteknologi.
Tidlig historie
Ifølge Access Excellence identificerede forskerne Werner Arbor og Stewart Linn to enzymer, der forhindrede væksten af vira i E. coli-bakterier i 1960'erne. De opdagede, at et af enzymerne, kaldet en "restriktionsnuklease", skar DNA på forskellige punkter langs længden af DNA-strengen. Dette enzym adskillede imidlertid molekylet tilfældigt. Bioteknologer havde brug for et værktøj, der kunne skære DNA på målrettede steder på en konsekvent måde.
Gennembrud opdagelse
I 1968 blev H.O. Smith, K.W. Wilcox og T.J. Kelley isolerede det første restriktionsenzym, HindII, det gentagne gange skåret DNA-molekyler på et bestemt sted — midt i sekvensen — ved Johns Hopkins Universitet. Mere end 900 restriktionsenzymer er blevet identificeret blandt 230 bakteriestammer siden dengang, ifølge Access Excellence.
Kortlægning af DNA
DNA-genomer kan kortlægges ved anvendelse af restriktionsenzymer, ifølge Medicine Encyclopedia. Ved at fastslå rækkefølgen af restriktionsenzympunkter i genomet - det vil sige de steder, hvor enzymet vil binde sig selv - kan forskere analysere DNA'et. Denne teknik, kendt som restriktionsfragmentlængde polymorfisme, kan være nyttig i DNA-typning, især når identiteten af et DNA-fragment fra en gerningssted skal verificeres.
Generering af rekombinant DNA
Anvendelsen af restriktionsenzymer er kritisk i dannelsen af rekombinant DNA, som er strikning af DNA-fragmenter fra to ikke-relaterede organismer. I de fleste tilfælde kombineres et plasmid (bakterielt DNA) med et gen fra en anden organisme. Under processen vil restriktionsenzymer fordøje eller skære DNA'et fra både bakterierne og den anden organisme, hvilket resulterer i DNA-fragmenter med kompatible ender, rapporterer Medicine Encyclopedia. Disse ender indsættes derefter sammen ved anvendelse af et andet enzym eller ligase.
Typer af begrænsningsenzymer
Ifølge University of Strathclyde i Glasgow er der tre hovedtyper af restriktionsenzymer. Type I skelner mellem en bestemt sekvens langs DNA-molekylet, men klipper kun en streng af dobbelthelixen. Det udsender også nukleotider på skæringsstedet. Et andet enzym skal følge op for at skære den anden DNA-streng. Type II genkender en bestemt sekvens og skiver begge DNA-strenge tæt på eller inden for det målrettede sted. Type III vil skære de to DNA-tråde i en forudbestemt afstand fra genkendelsesstedet.