प्रतिबंध एंजाइमों का स्रोत

प्रतिबंध एंजाइमों की खोज के बाद से, इन प्रोटीनों की विशिष्ट तरीके से डीएनए को साफ करने की अद्वितीय क्षमता के कारण आणविक जीव विज्ञान का क्षेत्र तेजी से उन्नत हुआ है। इन सरल एंजाइमों का पूरी दुनिया में अनुसंधान पर गहरा प्रभाव पड़ा है; अजीब तरह से, हमारे पास इस वैज्ञानिक उपहार के लिए धन्यवाद देने के लिए बैक्टीरिया हैं।

प्रतिबंध एंजाइम, जिसे प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस भी कहा जाता है, डीएनए से बंधते हैं और डीएनए के छोटे टुकड़े बनाते हुए डबल स्ट्रैंड को तोड़ते हैं। तीन प्रकार के प्रतिबंध एंजाइम हैं; टाइप I प्रतिबंध एंजाइम एक डीएनए अनुक्रम को पहचानते हैं और साइट से एक हजार से अधिक आधार जोड़े को बेतरतीब ढंग से काट देते हैं। टाइप II प्रतिबंध एंजाइम, आणविक जीव विज्ञान प्रयोगशालाओं के लिए सबसे उपयोगी, डीएनए स्ट्रैंड को एक विशिष्ट अनुक्रम में अनुमानित रूप से पहचानते हैं और काटते हैं जो आमतौर पर दस बेस जोड़े से कम लंबा होता है। टाइप III प्रतिबंध एंजाइम टाइप I के समान हैं, लेकिन ये डीएनए को मान्यता अनुक्रम से लगभग तीस आधार जोड़े काटते हैं।

जीवाणु प्रजातियां वाणिज्यिक प्रतिबंध एंजाइमों का प्रमुख स्रोत हैं। ये एंजाइम बैक्टीरिया कोशिकाओं को विदेशी डीएनए द्वारा आक्रमण से बचाने के लिए काम करते हैं, जैसे कि न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम जो वायरस द्वारा एक मेजबान सेल के अंदर खुद को दोहराने के लिए उपयोग किया जाता है। मूल रूप से, एंजाइम डीएनए को बहुत छोटे टुकड़ों में काट देगा जो कोशिका के लिए थोड़ा खतरा पैदा करते हैं। एंजाइमों का नाम बैक्टीरिया की प्रजातियों और तनाव के लिए रखा गया है जो इसे पैदा करते हैं। उदाहरण के लिए, एस्चेरिचिया कोलाई स्ट्रेन RY13 से निकाले गए पहले प्रतिबंध एंजाइम को EcoRI कहा जाता है, और उसी प्रजाति से निकाले गए पांचवें एंजाइम को EcoRV कहा जाता है।

टाइप II प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग दुनिया भर की प्रयोगशालाओं में लगभग सार्वभौमिक है। डीएनए अणु बहुत लंबे होते हैं और ठीक से प्रबंधित करना मुश्किल होता है, खासकर यदि कोई शोधकर्ता केवल एक या दो जीन में रुचि रखता है। प्रतिबंध एंजाइम वैज्ञानिक को डीएनए को बहुत छोटे भागों में मज़बूती से काटने की अनुमति देते हैं। डीएनए में हेरफेर करने की इस क्षमता ने प्रतिबंध मानचित्रण और आणविक क्लोनिंग की प्रगति की अनुमति दी है।

एक प्रयोगशाला सेटिंग में, यह जानना कि डीएनए स्ट्रैंड पर कुछ प्रतिबंध स्थल कहाँ हैं, यह अत्यंत सहायक और सुविधाजनक है। यदि डीएनए अनुक्रम ज्ञात है, तो कंप्यूटर द्वारा प्रतिबंध मानचित्रण किया जा सकता है, जो सभी संभावित प्रतिबंध एंजाइम पहचान अनुक्रमों को शीघ्रता से मैप कर सकता है। यदि डीएनए अनुक्रम ज्ञात नहीं है, तो एक शोधकर्ता अभी भी अलग-अलग एंजाइमों का उपयोग करके और अणु को साफ करने के लिए अन्य एंजाइमों के संयोजन के साथ एक सामान्य नक्शा बना सकता है। निगमनात्मक तर्क का उपयोग करते हुए, सामान्य प्रतिबंध मानचित्र बनाया जा सकता है। जीन क्लोनिंग करते समय प्रतिबंध मानचित्र उपलब्ध होना महत्वपूर्ण है।

आणविक क्लोनिंग एक प्रयोगशाला तकनीक है जिसमें एक लक्ष्य डीएनए अणु से एक जीन काटा जाता है, जिसे आमतौर पर एक जीव से प्रतिबंध एंजाइम द्वारा निकाला जाता है। इसके बाद, जीन को एक वेक्टर नामक अणु में डाला जाता है, जो आमतौर पर small के छोटे टुकड़े होते हैं गोलाकार डीएनए जिसे प्लास्मिड कहा जाता है जिसे कई प्रतिबंध एंजाइम लक्ष्य को ले जाने के लिए संशोधित किया गया है क्रम। वेक्टर को प्रतिबंध एंजाइमों द्वारा खोल दिया जाता है, और फिर जीन को गोलाकार डीएनए में डाला जाता है। डीएनए लिगेज नामक एक एंजाइम तब लक्ष्य जीन को शामिल करने के लिए सर्कल में सुधार कर सकता है। एक बार जीन को इस तरह से 'क्लोन' कर दिया जाता है, तो वेक्टर को एक जीवाणु कोशिका में डाला जा सकता है ताकि जीन प्रोटीन का उत्पादन कर सके।