Biotekniikkateollisuus käyttää restriktioentsyymejä DNA: n kartoittamiseen sekä sen leikkaamiseen ja jatkamiseen geenitekniikassa. Bakteereista löydetty restriktioentsyymi tunnistaa tietyn DNA-sekvenssin ja kiinnittyy siihen, ja sitten se purkaa kaksoiskierteen rungot. Leikkauksesta johtuvat epätasaiset tai "tahmeat" päät yhdistetään ligaasientsyymillä, kertoo Dolan DNA Learning Center. Rajoitusentsyymit ovat johtaneet merkittävään edistykseen biotekniikassa.
Aikainen historia
Access Excellence -sivuston mukaan tutkijat Werner Arbor ja Stewart Linn tunnistivat kaksi entsyymiä, jotka estivät virusten kasvun E: ssä. coli-bakteerit 1960-luvulla. He havaitsivat, että yksi entsyymeistä, jota kutsutaan "restriktio-nukleaasiksi", leikkaa DNA: ta eri kohdissa DNA-juosteen pituudelta. Tämä entsyymi kuitenkin katkaisi molekyylin satunnaisissa paikoissa. Bioteknologit tarvitsivat työkalua, joka voisi leikata DNA: ta kohdennetuissa kohdissa johdonmukaisella tavalla.
Läpimurto löytö
Vuonna 1968 H.O. Smith, K.W. Wilcox ja T.J. Kelley eristää ensimmäisen restriktioentsyymin HindII: n viipaloidut DNA-molekyylit toistuvasti tietyssä paikassa - sekvenssin keskellä - Johns Hopkinsissa Yliopisto. Siitä lähtien 230 bakteerikannasta on tunnistettu yli 900 restriktioentsyymiä Access Excellencen mukaan.
DNA: n kartoitus
DNA-genomit voidaan kartoittaa käyttämällä restriktioentsyymejä Medicine Encyclopedian mukaan. Selvittämällä perimän restriktioentsyymipisteiden järjestys - eli paikat, joihin entsyymi kiinnittyy - tutkijat voivat analysoida DNA: ta. Tämä tekniikka, joka tunnetaan nimellä Restriction Fragment Length Polymorphism, voi olla hyödyllinen DNA-tyypityksessä, varsinkin kun rikospaikalta tulevan DNA-fragmentin identiteetti on tarkistettava.
Rekombinantti-DNA: n tuottaminen
Rajoitusentsyymien käyttö on kriittistä rekombinantti-DNA: n muodostamisessa, joka on kahden etuyhteydettömän organismin DNA-fragmenttien neulominen yhteen. Useimmissa tapauksissa plasmidi (bakteeri-DNA) yhdistetään toisen organismin geenin kanssa. Prosessin aikana restriktioentsyymit pilkkovat tai leikkaavat sekä bakteereista että muista organismeista peräisin olevan DNA: n, mikä johtaa DNA-fragmentteihin, joilla on yhteensopivat päät, kertoo Medicine Encyclopedia. Nämä päät liitetään sitten yhteen käyttämällä toista entsyymiä tai ligaasia.
Rajoitusentsyymien tyypit
Glasgow'n Strathclyden yliopiston mukaan restriktioentsyymejä on kolme päätyyppiä. Tyyppi I erottaa tietyn sekvenssin pitkin DNA-molekyyliä, mutta se saa aikaan vain yhden kaksoiskierteen juosteen. Samoin se lähettää nukleotideja leikkauskohdassa. Toisen entsyymin on seurattava DNA: n toisen juosteen leikkaamista. Tyyppi II tunnistaa tietyn sekvenssin ja viipaloi molemmat DNA-säikeet lähellä kohdealuetta tai sen sisällä. Tyyppi III leikkaa kaksi DNA-säikettä ennalta määrätyllä etäisyydellä tunnistuskohdasta.