Bioteknologiindustrien benytter restriksjonsenzymer for å kartlegge DNA samt kutte og spleise det til bruk i genteknologi. Et restriksjonsenzym som finnes i bakterier, gjenkjenner og fester seg til en bestemt DNA-sekvens, og deretter avskjærer ryggraden i dobbel helix. De ujevne eller "klissete" ender som er resultatet av kuttet, slås sammen av ligaseenzymet, rapporterer Dolan DNA Learning Center. Restriksjonsenzymer har ført til betydelig fremgang innen bioteknologi.
Tidlig historie
Ifølge Access Excellence identifiserte forskerne Werner Arbor og Stewart Linn to enzymer som forhindret vekst av virus i E. coli-bakterier på 1960-tallet. De oppdaget at et av enzymene, kalt en "restriksjonsnuklease", kuttet DNA på forskjellige punkter langs lengden av DNA-strengen. Imidlertid kuttet dette enzymet molekylet på tilfeldige steder. Bioteknologer hadde behov for et verktøy som kunne kutte DNA på målrettede steder på en konsistent måte.
Gjennombrudd Discovery
I 1968 ble H.O. Smith, K.W. Wilcox og T.J. Kelley isolerte det første restriksjonsenzymet, HindII, det gjentatte ganger skåret DNA-molekyler på et bestemt sted — midt i sekvensen — på Johns Hopkins Universitet. Mer enn 900 restriksjonsenzymer har blitt identifisert blant 230 bakteriestammer siden den tiden, ifølge Access Excellence.
Kartlegging av DNA
DNA-genomer kan kartlegges ved bruk av restriksjonsenzymer, ifølge Medicine Encyclopedia. Ved å fastslå rekkefølgen av restriksjonsenzympunkter i genomet - det vil si stedene der enzymet vil feste seg - kan forskere analysere DNA. Denne teknikken, kjent som restriksjonsfragmentlengde polymorfisme, kan være nyttig i DNA-typing, spesielt når identiteten til et DNA-fragment fra et åsted må verifiseres.
Genererer rekombinant DNA
Bruken av restriksjonsenzymer er kritisk i genereringen av rekombinant DNA, som er strikking av DNA-fragmenter fra to ikke-relaterte organismer. I de fleste tilfeller er et plasmid (bakterielt DNA) kombinert med et gen fra en andre organisme. Under prosessen vil restriksjonsenzymer fordøye eller kutte DNA fra både bakteriene og den andre organismen, noe som resulterer i DNA-fragmenter med kompatible ender, rapporterer Medicine Encyclopedia. Disse ender limes deretter sammen ved bruk av et annet enzym eller ligase.
Typer begrensningsenzymer
Ifølge University of Strathclyde i Glasgow er det tre hovedtyper av restriksjonsenzymer. Type I skiller en bestemt sekvens langs DNA-molekylet, men siver bare en streng av dobbeltspiralen. I tillegg avgir den nukleotider på stedet for kuttet. Et annet enzym må følge opp for å kutte den andre DNA-strengen. Type II gjenkjenner en bestemt sekvens og skiver begge DNA-strengene nær eller innenfor det målrettede stedet. Type III vil kutte de to DNA-strengene i en forhåndsbestemt avstand fra gjenkjenningsstedet.