Извор рестриктивних ензима

Од открића рестрикционих ензима, поље молекуларне биологије је брзо напредовало због јединствене способности ових протеина да на специфичан начин цепају ДНК. Ови једноставни ензими су дубоко утицали на истраживања широм света; чудно, имамо бактерије којима се можемо захвалити на овом научном дару.

Рестрикцијски ензими, који се називају и рестрикционим ендонуклеазама, везују се за ДНК и цепају двоструки ланац формирајући мање комаде ДНК. Постоје три врсте рестрикционих ензима; Рестриктивни ензими типа И препознају секвенцу ДНК и насумице пресецају нит више од хиљаду парова база од места. Рестриктивни ензими типа ИИ, најкориснији за лабораторије молекуларне биологије, препознају и пресецају ДНК ланац предвидиво у одређеној секвенци која је обично мања од десет базних парова. Рестриктивни ензими типа ИИИ слични су типу И, али они одсецају ДНК око тридесет парова база из секвенце препознавања.

Врсте бактерија су главни извор комерцијалних рестриктивних ензима. Ови ензими служе за одбрану бактеријских ћелија од инвазије страном ДНК, попут секвенци нуклеинских киселина које вируси користе да би се реплицирали унутар ћелије домаћина. У основи, ензим ће уситнити ДНК на много мање комаде који представљају малу опасност за ћелију. Ензими су добили име за врсту и сој бактерија који их производе. На пример, први рестрикциони ензим екстрахован из соја Есцхерицхиа цоли РИ13 назива се ЕцоРИ, а пети ензим екстрахован из исте врсте назива се ЕцоРВ.

Употреба рестрикционих ензима типа ИИ готово је универзална у лабораторијама широм света. Молекулима ДНК је изузетно дуго и тешко је њима правилно управљати, посебно ако истраживача занима само један или два гена. Рестриктивни ензими омогућавају научнику да поуздано исече ДНК на много мање делове. Ова способност манипулисања ДНК омогућила је напредак у мапирању рестрикција и молекуларном клонирању.

У лабораторијским условима изузетно је корисно и погодно знати тачно где су одређена места рестрикције на ланцу ДНК. Ако је ДНК секвенца позната, мапирање рестрикција може се извршити рачунаром, који може брзо мапирати све могуће секвенце препознавања рестрикционих ензима. Ако секвенца ДНК није позната, истраживач и даље може створити општу мапу користећи различите ензиме сами у комбинацији са другим ензимима за цепање молекула. Помоћу дедуктивног закључивања може се направити мапа општих ограничења. Доступност мапе ограничења је пресудно приликом клонирања гена.

Молекуларно клонирање је лабораторијска техника у којој се ген сече из циљног молекула ДНК, који се обично екстрахује из организма, рестрикционим ензимима. Даље, ген се убацује у молекул који се назива вектор, а то су обично мали делови кружна ДНК названа плазмиди који су модификовани да носе неколико мета рестрикционих ензима секвенце. Вектор се отцепљује рестрикционим ензимима, а затим се ген убацује у кружну ДНК. Ензим зван ДНК лигаза може затим реформисати круг тако да укључује циљни ген. Једном када је ген „клониран“ на такав начин, вектор се може убацити у бактеријску ћелију тако да ген може да производи протеин.