Ферменты рестрикции вырабатываются бактериями. С момента своего открытия они сыграли фундаментальную роль в генной инженерии. Эти ферменты распознают и разрезают в определенных местах двойной спирали ДНК и сделали возможным достижения в таких областях, как генетическая терапия и фармацевтическое производство.
Рестрикционный фермент - более распространенное название рестрикционной эндонуклеазы. Ферменты рестрикции - это белки, обнаруженные в бактериальных клетках, которые распознают специфическую короткую ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту, а также генную терапию.
Существуют тысячи различных рестрикционных ферментов, каждый из которых назван в честь бактерии, от которой он произошел. Эти ферменты распознают и разрезают сотни уникальных последовательностей ДНК, обычно длиной от четырех до семи базовых единиц. Ученые выбирают, какой именно рестрикционный фермент использовать, исходя из желаемого результата.
Рестрикционные ферменты работают, нацеливаясь на определенную последовательность пар оснований в ДНК. ДНК имеет четыре соединенных вместе нуклеотидных основания; аденин соединяется с тимином, а цитозин - с гуанином. Фермент рестрикции вызывает разрыв обеих цепей ДНК, что часто приводит к образованию молекул ДНК с выступающими неспаренными основаниями или липкими концами. Эти липкие концы могут быть связаны вместе с комплементарными парами оснований ДНК, разрезанными одним и тем же рестрикционным ферментом, даже если ДНК принадлежит к совершенно другому виду.
Чтобы ген работал, его нельзя просто вставить прямо в клетку. Во-первых, ученые должны использовать рестрикционные ферменты для сращивания или вырезания гена, который они хотят использовать. Затем тот же рестрикционный фермент используется для открытия ДНК в клетке-хозяине или векторе, который доставляет ДНК. Вектор может быть бактериальным или вирусным. Если цель состоит в том, чтобы произвести большое количество желаемого гена, обычно используются бактериальные клетки. Если целью является генная терапия, используется модифицированная вирусная клетка, которая может инфицировать определенные части клетки, чтобы интегрировать новый генетический материал.
Открытие рестрикционных ферментов открыло двери для научных достижений в генной терапии, а также в фармацевтике. В 1982 году человеческий инсулин, полученный с помощью генно-инженерных бактерий, был первым рекомбинантным продуктом, одобренным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для коммерческого использования. Некоторые ученые надеются, что генная терапия в конечном итоге может привести к лечению таких заболеваний, как рак, болезни сердца, СПИД и муковисцидоз.