V biotechnologickom priemysle sa používajú reštrikčné enzýmy na mapovanie DNA a na jej rezanie a spájanie na použitie v genetickom inžinierstve. Reštrikčný enzým, ktorý sa nachádza v baktériách, rozpoznáva a viaže sa na konkrétnu sekvenciu DNA a potom oddeľuje kostry dvojitej špirály. Nerovné alebo „lepkavé“ konce, ktoré sú výsledkom rezu, sú spojené ligázovým enzýmom, uvádza Dolan DNA Learning Center. Reštrikčné enzýmy viedli k významnému pokroku v biotechnológiách.
Raná história
Podľa časopisu Access Excellence vedci Werner Arbor a Stewart Linn identifikovali dva enzýmy, ktoré bránili množeniu vírusov v E. baktérie coli v 60. rokoch. Zistili, že jeden z enzýmov, ktorý sa nazýva „reštrikčná nukleáza“, štiepi DNA v rôznych bodoch po celej dĺžke reťazca DNA. Tento enzým však prerušil molekulu na náhodných miestach. Biotechnológovia potrebovali nástroj, ktorý by dokázal dôsledne rezať DNA na cieľových miestach.
Prelomový objav
V roku 1968 H.O. Smith, K.W. Wilcox a T.J. Kelley izoloval prvý reštrikčný enzým HindII opakovane krájané molekuly DNA na konkrétnom mieste - v strede sekvencie - u Johna Hopkinsa Univerzity. Podľa časopisu Access Excellence bolo od tej doby identifikovaných viac ako 900 reštrikčných enzýmov z 230 kmeňov baktérií.
Mapovanie DNA
DNA genómy je možné mapovať pomocou reštrikčných enzýmov, uvádza Medicine Encyclopedia. Vedci môžu analyzovať DNA zistením poradia bodov reštrikčných enzýmov v genóme - to znamená miest, kde sa enzým sám pripojí. Táto technika známa ako Polymorfizmus s obmedzenou dĺžkou fragmentu môže byť užitočná pri typizácii DNA, najmä keď je potrebné overiť identitu fragmentu DNA z miesta činu.
Generovanie rekombinantnej DNA
Použitie reštrikčných enzýmov je rozhodujúce pri generovaní rekombinantnej DNA, čo je spojenie DNA fragmentov z dvoch nepríbuzných organizmov. Vo väčšine prípadov je plazmid (bakteriálna DNA) kombinovaný s génom z druhého organizmu. Počas tohto procesu budú reštrikčné enzýmy tráviť alebo odrezávať DNA z baktérií aj z iného organizmu, čo povedie k fragmentom DNA s kompatibilnými koncami, uvádza sa v lekárskej encyklopédii. Tieto konce sa potom spoja dohromady pomocou iného enzýmu alebo ligázy.
Typy reštrikčných enzýmov
Podľa University of Strathclyde v Glasgowe existujú tri hlavné typy reštrikčných enzýmov. Typ I rozlišuje konkrétnu sekvenciu pozdĺž molekuly DNA, ale oddeľuje iba jedno vlákno dvojitej špirály. Rovnako emituje nukleotidy v mieste rezu. Musí nasledovať ďalší enzým, aby rozrezal druhý reťazec DNA. Typ II rozpoznáva konkrétnu sekvenciu a reže obidva reťazce DNA blízko alebo v cieľovom mieste. Typ III rozreže dva reťazce DNA vo vopred určenej vzdialenosti od rozpoznávacieho miesta.