वैज्ञानिकों को जीन की पहचान करने, अध्ययन करने और समझने के लिए डीएनए में हेरफेर करने की आवश्यकता है कि कोशिकाएं कैसे काम करती हैं और ऐसे प्रोटीन का उत्पादन करती हैं जिनका चिकित्सा या व्यावसायिक महत्व है। डीएनए में हेरफेर करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण उपकरण प्रतिबंध एंजाइम हैं - एंजाइम जो विशिष्ट स्थानों पर डीएनए को काटते हैं। प्रतिबंध एंजाइमों के साथ डीएनए को इनक्यूबेट करके, वैज्ञानिक इसे टुकड़ों में काट सकते हैं जिन्हें बाद में अन्य डीएनए खंडों के साथ "विभाजित" किया जा सकता है।
मूल
बैक्टीरिया में प्रतिबंध एंजाइम पाए जाते हैं, जो उन्हें बैक्टीरियोफेज, बैक्टीरिया को संक्रमित करने वाले वायरस के खिलाफ एक हथियार के रूप में उपयोग करते हैं। जब वायरल डीएनए कोशिका में अपना रास्ता बनाता है, तो प्रतिबंध एंजाइम इसे टुकड़ों में काट देते हैं। इन जीवाणुओं में आम तौर पर अन्य एंजाइम भी होते हैं जो अपने डीएनए पर विशिष्ट साइटों में रासायनिक संशोधन करते हैं; ये संशोधन जीवाणु डीएनए को प्रतिबंध एंजाइम द्वारा कटा हुआ होने से बचाते हैं।
प्रतिबंध एंजाइमों का नाम आमतौर पर उस जीवाणु के नाम पर रखा जाता है जिससे वे पृथक किए गए थे। उदाहरण के लिए, हिंद II और हिंद III हीमोफिलस इन्फ्लुएंजा नामक प्रजाति से हैं।
मान्यता अनुक्रम
प्रत्येक प्रतिबंध एंजाइम का एक अत्यधिक विशिष्ट आकार होता है, इसलिए यह केवल डीएनए कोड में अक्षरों के कुछ अनुक्रमों तक ही टिक सकता है। यदि इसका "पहचान अनुक्रम" मौजूद है, तो यह डीएनए से चिपके रहने और उस बिंदु पर कटौती करने में सक्षम होगा। उदाहरण के लिए, प्रतिबंध एंजाइम सैक I में मान्यता अनुक्रम GAGCTC है, इसलिए यह इस क्रम में कहीं भी कटौती करेगा। यदि वह क्रम जीनोम में दर्जनों अलग-अलग जगहों पर दिखाई देता है, तो यह दर्जनों अलग-अलग जगहों में कटौती करेगा।
विशेषता
कुछ मान्यता क्रम दूसरों की तुलना में अधिक विशिष्ट हैं। उदाहरण के लिए, एंजाइम HinfI किसी भी क्रम में कटौती करेगा जो GA से शुरू होता है और TC के साथ समाप्त होता है और बीच में एक अन्य अक्षर होता है। सैक I, इसके विपरीत, केवल अनुक्रम GAGCTC को काटेगा।
डीएनए डबल स्ट्रैंडेड है। कुछ प्रतिबंध एंजाइम एक सीधा कट बनाते हैं जो डीएनए के दो डबल-स्ट्रैंडेड टुकड़ों को कुंद सिरों के साथ छोड़ देता है। अन्य एंजाइम "स्लोटेड" कट बनाते हैं जो डीएनए के प्रत्येक टुकड़े को एक छोटे एकल-फंसे अंत के साथ छोड़ देते हैं।
स्प्लिसिंग
यदि आप मिलते-जुलते चिपचिपे सिरों वाले डीएनए के दो टुकड़े लेते हैं और उन्हें लिगेज नामक एक अन्य एंजाइम के साथ इनक्यूबेट करते हैं, तो आप उन्हें एक साथ जोड़ या विभाजित कर सकते हैं। आणविक जीवविज्ञानी के लिए यह तकनीक बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि उन्हें अक्सर डीएनए लेने और इसे बैक्टीरिया में डालने की आवश्यकता होती है ताकि इंसुलिन जैसे प्रोटीन का निर्माण हो सके जिसका चिकित्सा उपयोग हो। यदि वे एक नमूने से डीएनए और एक ही प्रतिबंध एंजाइम के साथ जीवाणु डीएनए के एक टुकड़े को काटते हैं, तो दोनों जीवाणु डीएनए और नमूना डीएनए में अब मिलान करने वाले चिपचिपे सिरे होंगे, और जीवविज्ञानी लिगेज का उपयोग उन्हें एक साथ विभाजित करने के लिए कर सकते हैं।