Sumber Enzim Pembatasan

Sejak penemuan enzim restriksi, bidang biologi molekuler telah berkembang pesat karena kemampuan unik protein ini untuk membelah DNA dengan cara tertentu. Enzim-enzim sederhana ini memiliki pengaruh besar pada penelitian di seluruh dunia; anehnya, kita memiliki bakteri untuk berterima kasih atas karunia ilmiah ini.

Enzim restriksi, juga disebut endonuklease restriksi, mengikat DNA dan memotong untai ganda, membentuk potongan DNA yang lebih kecil. Ada tiga jenis enzim restriksi; Enzim restriksi tipe I mengenali urutan DNA dan memotong untai secara acak lebih dari seribu pasangan basa dari situs. Enzim restriksi tipe II, yang paling berguna untuk laboratorium biologi molekuler, mengenali dan memotong untai DNA yang dapat diprediksi pada urutan tertentu yang biasanya kurang dari sepuluh pasangan basa. Enzim restriksi tipe III mirip dengan Tipe I, tetapi enzim ini memotong DNA sekitar tiga puluh pasangan basa dari urutan pengenalan.

Spesies bakteri adalah sumber utama enzim restriksi komersial. Enzim ini berfungsi untuk mempertahankan sel bakteri dari invasi oleh DNA asing, seperti urutan asam nukleat yang digunakan oleh virus untuk mereplikasi diri di dalam sel inang. Pada dasarnya, enzim akan memotong DNA menjadi potongan-potongan yang jauh lebih kecil yang menimbulkan sedikit bahaya bagi sel. Enzim diberi nama untuk spesies dan strain bakteri yang memproduksinya. Misalnya, enzim restriksi pertama yang diekstraksi dari Escherichia coli strain RY13 disebut EcoRI, dan enzim kelima yang diekstraksi dari spesies yang sama disebut EcoRV.

Penggunaan enzim restriksi Tipe II hampir universal di laboratorium di seluruh dunia. Molekul DNA sangat panjang dan sulit diatur dengan baik, terutama jika peneliti hanya tertarik pada satu atau dua gen. Enzim restriksi memungkinkan ilmuwan untuk memotong DNA dengan andal menjadi bagian yang jauh lebih kecil. Kemampuan untuk memanipulasi DNA ini memungkinkan kemajuan pemetaan restriksi dan kloning molekuler.

Dalam pengaturan laboratorium, mengetahui persis di mana situs restriksi tertentu berada pada untai DNA sangat membantu dan nyaman. Jika urutan DNA diketahui, pemetaan restriksi dapat dilakukan oleh komputer, yang dapat dengan cepat memetakan semua kemungkinan urutan pengenalan enzim restriksi. Jika urutan DNA tidak diketahui, peneliti masih dapat membuat peta umum dengan menggunakan enzim yang berbeda sendiri dan bersama dengan enzim lain untuk membelah molekul. Dengan menggunakan penalaran deduktif, peta restriksi umum dapat dibuat. Memiliki peta pembatasan yang tersedia sangat penting saat mengkloning gen.

Kloning molekuler adalah teknik laboratorium di mana gen dipotong dari molekul DNA target, biasanya diekstraksi dari suatu organisme, dengan enzim restriksi. Selanjutnya, gen tersebut dimasukkan ke dalam molekul yang disebut vektor, yang biasanya berupa potongan-potongan kecil DNA sirkular yang disebut plasmid yang telah dimodifikasi untuk membawa beberapa target enzim restriksi urutan. Vektor dibelah terbuka oleh enzim restriksi, dan kemudian gen tersebut dimasukkan ke dalam DNA sirkular. Enzim yang disebut DNA ligase kemudian dapat membentuk kembali lingkaran untuk memasukkan gen target. Setelah gen 'dikloning' sedemikian rupa, vektor dapat dimasukkan ke dalam sel bakteri sehingga gen tersebut dapat menghasilkan protein.