Industri bioteknologi menggunakan enzim restriksi untuk memetakan DNA serta memotong dan menyambungnya untuk digunakan dalam rekayasa genetika. Ditemukan pada bakteri, enzim restriksi mengenali dan menempel pada urutan DNA tertentu, dan kemudian memutuskan tulang punggung heliks ganda. Ujung yang tidak rata atau “lengket” yang dihasilkan dari pemotongan disatukan kembali oleh enzim ligase, lapor Pusat Pembelajaran DNA Dolan. Enzim restriksi telah menyebabkan kemajuan yang signifikan dalam bioteknologi.
Sejarah awal
Menurut Access Excellence, ilmuwan Werner Arbor dan Stewart Linn mengidentifikasi dua enzim yang mencegah pertumbuhan virus di E. coli. bakteri E.coli pada tahun 1960-an. Mereka menemukan bahwa salah satu enzim, yang disebut “pembatasan nuklease”, memotong DNA di berbagai titik di sepanjang untai DNA. Namun, enzim ini memutuskan molekul di tempat-tempat acak. Ahli bioteknologi membutuhkan alat yang dapat memotong DNA di lokasi yang ditargetkan secara konsisten.
Penemuan Terobosan
Pada tahun 1968, H.O. Smith, K.W. Wilcox dan T.J. Kelley mengisolasi enzim restriksi pertama, HindII, yang berulang kali mengiris molekul DNA di lokasi tertentu—pusat urutan—di Johns Hopkins Universitas. Lebih dari 900 enzim restriksi telah diidentifikasi dari antara 230 strain bakteri sejak saat itu, menurut Access Excellence.
Memetakan DNA
Genom DNA dapat dipetakan melalui penggunaan enzim restriksi, menurut Medicine Encyclopedia. Dengan memastikan urutan titik enzim restriksi dalam genom—yaitu, lokasi di mana enzim akan menempelkan dirinya—para ilmuwan dapat menganalisis DNA. Teknik ini, yang dikenal sebagai Polimorfisme Panjang Fragmen Pembatasan, dapat membantu dalam pengetikan DNA, terutama ketika identitas fragmen DNA dari TKP perlu diverifikasi.
Menghasilkan DNA Rekombinan
Penggunaan enzim restriksi sangat penting dalam generasi DNA rekombinan, yang merupakan merajut bersama fragmen DNA dari dua organisme yang tidak terkait. Dalam kebanyakan kasus, plasmid (DNA bakteri) digabungkan dengan gen dari organisme kedua. Selama proses tersebut, enzim restriksi akan mencerna atau memotong DNA dari bakteri dan organisme lain, menghasilkan fragmen DNA dengan ujung yang kompatibel, lapor Medicine Encyclopedia. Ujung-ujung ini kemudian direkatkan bersama melalui penggunaan enzim atau ligase lain.
Jenis-Jenis Enzim Pembatasan
Menurut University of Strathclyde di Glasgow, ada tiga jenis utama enzim restriksi. Tipe I membedakan urutan tertentu di sepanjang molekul DNA tetapi hanya memutuskan satu untai heliks ganda. Selain itu, ia memancarkan nukleotida di lokasi pemotongan. Enzim lain harus menindaklanjuti untuk memotong untai kedua DNA. Tipe II mengenali urutan tertentu dan mengiris kedua untai DNA dekat atau di dalam situs yang ditargetkan. Tipe III akan memotong dua untai DNA pada jarak yang telah ditentukan dari situs pengenalan.