制限酵素の供給源

制限酵素の発見以来、分子生物学の分野は、これらのタンパク質が特定の方法でDNAを切断する独自の能力により、急速に進歩しました。 これらの単純な酵素は、世界中の研究に大きな影響を与えてきました。 奇妙なことに、この科学的な贈り物に感謝するバクテリアがいます。

制限エンドヌクレアーゼとも呼ばれる制限酵素は、DNAに結合して二本鎖を切断し、より小さなDNA断片を形成します。 制限酵素には3つのタイプがあります。 タイプI制限酵素は、DNA配列を認識し、サイトから1,000塩基対以上離れた場所でランダムに鎖を切断します。 分子生物学研究所で最も有用なタイプII制限酵素は、通常10塩基対未満の長さの特定の配列でDNA鎖を予測どおりに認識し、切断します。 タイプIIIの制限酵素はタイプIに似ていますが、これらは認識配列から約30塩基対のDNAを切断します。

細菌種は、市販の制限酵素の主要な供給源です。 これらの酵素は、ウイルスが宿主細胞内で複製するために使用する核酸配列など、外来DNAによる侵入から細菌細胞を防御する働きをします。 基本的に、酵素はDNAを非常に小さな断片に切り刻み、細胞にほとんど危険をもたらしません。 酵素は、それを生成する細菌の種と菌株にちなんで名付けられています。 例えば、大腸菌RY13株から抽出された最初の制限酵素はEcoRIと呼ばれ、同じ種から抽出された5番目の酵素はEcoRVと呼ばれます。

タイプII制限酵素の使用は、世界中の研究所でほぼ普遍的です。 DNA分子は非常に長く、適切に管理するのが困難です。特に、研究者が1つまたは2つの遺伝子にしか関心がない場合はそうです。 制限酵素により、科学者はDNAをはるかに小さな部分に確実に切断することができます。 DNAを操作するこの能力は、制限マッピングと分子クローニングの進歩を可能にしました。

実験室の設定では、特定の制限部位がDNA鎖のどこにあるかを正確に知ることは、非常に役立ち、便利です。 DNA配列がわかっている場合は、コンピューターで制限マッピングを行うことができます。これにより、考えられるすべての制限酵素認識配列をすばやくマッピングできます。 DNA配列が不明な場合でも、研究者は、さまざまな酵素を単独で使用したり、他の酵素と組み合わせて分子を切断したりすることで、一般的なマップを作成できます。 演繹的推論を使用して、一般的な制限マップを作成できます。 遺伝子をクローニングする場合、制限マップを利用できるようにすることが重要です。

分子クローニングは、制限酵素によって、通常は生物から抽出された標的DNA分子から遺伝子を切り出す実験技術です。 次に、遺伝子はベクターと呼ばれる分子に挿入されます。これは通常、小さな断片です。 いくつかの制限酵素標的を運ぶように改変されたプラスミドと呼ばれる環状DNA シーケンス。 ベクターは制限酵素によって切断されて開かれ、遺伝子が環状DNAに挿入されます。 次に、DNAリガーゼと呼ばれる酵素が円を再形成して標的遺伝子を含めることができます。 遺伝子がそのような方法で「クローン化」されると、遺伝子がタンパク質を産生できるように、ベクターを細菌細胞に挿入することができます。