Znanstveniki morajo manipulirati z DNK, da bi identificirali gene, preučevali in razumeli, kako celice delujejo in proizvajajo beljakovine, ki imajo medicinski ali komercialni pomen. Med najpomembnejšimi orodji za manipulacijo DNK so restrikcijski encimi - encimi, ki DNK režejo na določenih mestih. Z inkubiranjem DNK skupaj z restrikcijskimi encimi jo znanstveniki lahko razrežejo na koščke, ki jih lahko kasneje "spojijo" skupaj z drugimi segmenti DNK.
Izvor
Restrikcijski encimi najdemo v bakterijah, ki jih uporabljajo kot orožje proti bakteriofagom, virusom, ki okužijo bakterije. Ko se virusna DNA prebije v celico, jo restrikcijski encimi sesekljajo na koščke. Te bakterije imajo običajno tudi druge encime, ki kemično modificirajo določena mesta na svoji DNK; te spremembe ščitijo bakterijsko DNA pred sekljanjem restrikcijskega encima.
Restrikcijski encimi so praviloma poimenovani po bakteriji, iz katere so bili izolirani. HindII in HindIII, na primer, prihajata iz vrste, imenovane Haemophilus influenzae.
Zaporedja prepoznavanja
Vsak restrikcijski encim ima zelo specifično obliko, zato se lahko drži le določenih zaporedij črk v kodi DNA. Če je prisotno njegovo "prepoznavno zaporedje", se bo lahko na tej točki držal DNA in naredil rez. Restrikcijski encim Sac I ima na primer prepoznavno zaporedje GAGCTC, zato bo naredil rez povsod, kjer se to zaporedje pojavi. Če se to zaporedje pojavi na več deset različnih mestih v genomu, bo rezano na več deset različnih mestih.
Specifičnost
Nekatera zaporedja prepoznavanja so bolj specifična kot druga. Encim HinfI bo na primer rezal v katerem koli zaporedju, ki se začne z GA in konča s TC in ima na sredini še eno črko. Nasprotno, Sac I bo izrezal samo zaporedje GAGCTC.
DNA je dvoverižna. Nekateri restrikcijski encimi naredijo ravno rez, ki pusti dva dvoverižna kosa DNA s topimi konci. Drugi encimi naredijo "poševne" reze, ki pustijo vsak kos DNA s kratkim enojnim koncem.
Spajanje
Če vzamete dva kosa DNK z ujemajočimi se lepljivimi konci in jih inkubirate z drugim encimom, imenovanim ligaza, jih lahko združite ali združite. Ta tehnika je zelo pomembna za molekularne biologe, ker pogosto potrebujejo DNK in jo vstavijo v bakterije, da tvorijo beljakovine, kot je insulin, ki se uporabljajo v medicini. Če DNK odrežejo iz vzorca in kosa bakterijske DNA z istim restrikcijskim encimom, tako bakterijsko DNK in vzorčna DNK bosta zdaj imela ujemajoče se lepljive konce, biolog pa jih lahko z uporabo ligaze združi.
