შეზღუდვის ფერმენტების წყარო

შეზღუდვის ფერმენტების აღმოჩენის შემდეგ, მოლეკულური ბიოლოგიის სფერო სწრაფად განვითარდა ამ ცილების უნიკალური უნარის გამოყოფა დნმ-ის სპეციფიკური გზით. ამ უბრალო ფერმენტებს დიდი გავლენა მოახდინეს მთელ მსოფლიოში ჩატარებულ კვლევებზე; უცნაურად საკმარისია, რომ ჩვენ გვაქვს ბაქტერიები, რომლებსაც მადლობას ვუხდით ამ სამეცნიერო საჩუქრისთვის.

შეზღუდვის ფერმენტები, რომლებსაც ასევე ეწოდება შეზღუდვის ენდონუკლეაზები, უკავშირდება დნმ-ს და იშლება ორმაგი ძაფი, ქმნის დნმ-ის უფრო პატარა ნაჭრებს. არსებობს სამი სახის შეზღუდვის ფერმენტები; I ტიპის შეზღუდვის ფერმენტები აღიარებენ დნმ-ის თანმიმდევრობას და შემთხვევითი გზით აჭრიან ძაფს საიტისგან ათასზე მეტ ფუძეს. II ტიპის შეზღუდვის ფერმენტები, რომლებიც ყველაზე მეტად გამოსადეგია მოლეკულური ბიოლოგიის ლაბორატორიებისთვის, დნმ-ის ძაფის ამოცნობას და გაჭრას პროგნოზირებად ხასიათდება კონკრეტული თანმიმდევრობით, რომლის სიგრძე ჩვეულებრივ ათი ფუძის წყვილზე ნაკლებია. III ტიპის შეზღუდვის ფერმენტები I ტიპის მსგავსია, მაგრამ ამან ამოჭრა დნმ – ის აღიარების თანმიმდევრობიდან დაახლოებით ოცდაათი ფუძის წყვილი.

ბაქტერიული სახეობები წარმოადგენს კომერციული შეზღუდვის ფერმენტების მთავარ წყაროს. ეს ფერმენტები ემსახურება ბაქტერიული უჯრედების დაცვას უცხო დნმ-ის შეჭრისგან, მაგალითად, ნუკლეინის მჟავის თანმიმდევრობას, რომელსაც ვირუსები იყენებენ მასპინძელი უჯრედის შიგნით. ძირითადად, ფერმენტი გაანადგურებს დნმ-ს გაცილებით მცირე ნაწილად, რაც მცირე საფრთხეს უქმნის უჯრედს. ფერმენტები დასახელებულია ბაქტერიების სახეობებისა და შტამებისათვის, რომლებიც წარმოქმნიან მას. მაგალითად, Escherichia coli შტამი RY13– დან მოპოვებულ პირველ შეზღუდულ ფერმენტს ეწოდება EcoRI, ხოლო იმავე სახეობიდან მოპოვებულ მეხუთე ფერმენტს EcoRV.

II ტიპის შეზღუდვის ფერმენტების გამოყენება თითქმის უნივერსალურია მსოფლიოს ლაბორატორიებში. დნმ – ის მოლეკულები უკიდურესად გრძელია და მათი მართვა რთულია, განსაკუთრებით მაშინ, თუ მკვლევარს აინტერესებს მხოლოდ ერთი ან ორი გენი. შეზღუდვის ფერმენტები საშუალებას აძლევს მეცნიერს საიმედოდ გაჭრა დნმ ბევრად უფრო მცირე ნაწილებად. დნმ-ით მანიპულირების ამ შესაძლებლობამ შესაძლებელი გახადა შეზღუდვის ასახვისა და მოლეკულური კლონირების წინსვლა.

ლაბორატორიულ პირობებში, იმის ცოდნა, თუ სად არის გარკვეული შეზღუდვის ადგილები დნმ – ის ძაფზე, ძალიან სასარგებლო და მოსახერხებელია. თუ დნმ-ის თანმიმდევრობა ცნობილია, შეზღუდვის ასახვა შეიძლება გაკეთდეს კომპიუტერის საშუალებით, რომელსაც შეუძლია სწრაფად მოახდინოს ყველა შესაძლო შეზღუდვის ფერმენტის ამოცნობის თანმიმდევრობა. თუ დნმ-ის თანმიმდევრობა ცნობილი არ არის, მკვლევარს კვლავ შეუძლია შექმნას ზოგადი რუკა სხვადასხვა ფერმენტების გამოყენებით და სხვა ფერმენტებთან ერთად მოლეკულის გაყოფის მიზნით. დედუქციური მსჯელობის გამოყენებით შეიძლება შეიქმნას ზოგადი შეზღუდვის რუქა. შეზღუდვის რუქაზე ხელმისაწვდომობა მნიშვნელოვანია გენების კლონირებისას.

მოლეკულური კლონირება არის ლაბორატორიული ტექნიკა, რომლის დროსაც გენი იჭრება სამიზნე დნმ-ის მოლეკულადან, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიყოფა ორგანიზმიდან, შეზღუდვის ფერმენტების საშუალებით. შემდეგ, გენი შეჰყავთ მოლეკულაში, რომელსაც ვექტორი ეწოდება, რომლებიც, როგორც წესი, მცირე ზომის ნაჭრებია ცირკულარული დნმ, რომელსაც პლაზმიდები ეწოდება, რომლებიც შეცვლილია და ამცირებს რამდენიმე შეზღუდვის ფერმენტის მიზანს თანმიმდევრობები. ვექტორი იშლება შეზღუდვის ფერმენტებით, შემდეგ კი გენი შედის წრიულ დნმ-ში. შემდეგ ფერმენტს, რომელსაც დნმ ლიგაზას უწოდებენ, შეუძლია შეცვალოს წრე და შეიტანოს სამიზნე გენი. მას შემდეგ, რაც გენი 'კლონირდება' ასეთი გზით, ვექტორი შეიძლება შევიდეს ბაქტერიულ უჯრედში ისე, რომ გენმა შეძლოს პროტეინის გამომუშავება.