Kısıtlama Enzimlerinin Kaynağı

Restriksiyon enzimlerinin keşfinden bu yana, bu proteinlerin DNA'yı belirli bir şekilde parçalama konusundaki benzersiz yetenekleri nedeniyle moleküler biyoloji alanı hızla ilerlemiştir. Bu basit enzimlerin dünyanın her yerindeki araştırmalar üzerinde derin bir etkisi olmuştur; Garip bir şekilde, bu bilimsel hediye için teşekkür edecek bakterilerimiz var.

Kısıtlama endonükleazları olarak da adlandırılan kısıtlama enzimleri, DNA'ya bağlanır ve çift ipliği parçalayarak daha küçük DNA parçaları oluşturur. Üç tip restriksiyon enzimi vardır; Tip I restriksiyon enzimleri bir DNA dizisini tanır ve diziyi rastgele binden fazla baz çifti ile bölgeden keser. Moleküler biyoloji laboratuvarları için en yararlı olan tip II kısıtlama enzimleri, DNA zincirini genellikle on baz çiftinden daha kısa olan belirli bir dizide tahmin edilebilir şekilde tanır ve keser. Tip III kısıtlama enzimleri Tip I'e benzer, ancak bunlar DNA'yı tanıma dizisinden yaklaşık otuz baz çifti keser.

Bakteriyel türler, ticari kısıtlama enzimlerinin ana kaynağıdır. Bu enzimler, virüslerin kendilerini bir konak hücre içinde kopyalamak için kullandıkları nükleik asit dizileri gibi yabancı DNA'nın istilasına karşı bakteri hücrelerini korumaya hizmet eder. Temel olarak enzim, DNA'yı hücre için çok az tehlike oluşturan çok daha küçük parçalara böler. Enzimler, onu üreten bakteri türü ve türü için adlandırılır. Örneğin, Escherichia coli RY13 suşundan ekstrakte edilen ilk kısıtlama enzimine EcoRI adı verilir ve aynı türden ekstrakte edilen beşinci enzime EcoRV adı verilir.

Tip II kısıtlama enzimlerinin kullanımı, dünyadaki laboratuvarlarda neredeyse evrenseldir. DNA molekülleri son derece uzundur ve özellikle bir araştırmacı yalnızca bir veya iki genle ilgileniyorsa, uygun şekilde yönetilmesi zordur. Kısıtlama enzimleri, bilim insanının DNA'yı çok daha küçük parçalara güvenilir bir şekilde kesmesini sağlar. DNA'yı manipüle etme yeteneği, kısıtlama haritalama ve moleküler klonlamanın ilerlemesine izin verdi.

Bir laboratuvar ortamında, bir DNA zincirinde belirli kısıtlama bölgelerinin tam olarak nerede olduğunu bilmek son derece yararlı ve kullanışlıdır. DNA dizisi biliniyorsa, olası tüm kısıtlama enzimi tanıma dizilerini hızlı bir şekilde haritalayabilen bilgisayar tarafından kısıtlama eşlemesi yapılabilir. DNA dizisi bilinmiyorsa, araştırmacı yine de molekülü parçalamak için farklı enzimleri kendi başlarına ve diğer enzimlerle birlikte kullanarak genel bir harita oluşturabilir. Tümdengelimli akıl yürütme kullanılarak genel kısıtlama haritası oluşturulabilir. Genleri klonlarken bir kısıtlama haritasına sahip olmak çok önemlidir.

Moleküler klonlama, genellikle bir organizmadan ekstrakte edilen hedef DNA molekülünden bir genin restriksiyon enzimleri ile kesildiği bir laboratuvar tekniğidir. Daha sonra gen, vektör adı verilen ve genellikle küçük parçacıklar olan bir moleküle yerleştirilir. Birkaç kısıtlama enzimi hedefini taşımak için modifiye edilmiş plazmit adı verilen dairesel DNA diziler. Vektör, kısıtlama enzimleri tarafından yarılır ve daha sonra gen, dairesel DNA'ya eklenir. DNA ligaz adı verilen bir enzim daha sonra daireyi hedef geni içerecek şekilde yeniden oluşturabilir. Gen bu şekilde 'klonlandığında', vektör, genin protein üretebilmesi için bir bakteri hücresine eklenebilir.