Biyoteknoloji endüstrisi, DNA'yı haritalamak ve genetik mühendisliğinde kullanılmak üzere kesmek ve birleştirmek için kısıtlama enzimleri kullanır. Bakterilerde bulunan bir kısıtlama enzimi, belirli bir DNA dizisini tanır ve ona bağlanır ve ardından çift sarmalın omurgalarını koparır. Dolan DNA Öğrenim Merkezi'ne göre, kesimden kaynaklanan düzensiz veya "yapışkan" uçlar ligaz enzimi tarafından yeniden birleştirilir. Kısıtlama enzimleri biyoteknolojide önemli ilerlemelere yol açmıştır.
Erken tarih
Access Excellence'a göre, bilim adamları Werner Arbor ve Stewart Linn, E. coli'de virüslerin büyümesini engelleyen iki enzim belirlediler. 1960'larda coli bakterisi. “Kısıtlama nükleazı” olarak adlandırılan enzimlerden birinin, DNA zincirinin uzunluğu boyunca çeşitli noktalarda DNA'yı kestiğini keşfettiler. Ancak bu enzim molekülü rastgele yerlerde parçaladı. Biyoteknoloji uzmanları, hedeflenen bölgelerde DNA'yı tutarlı bir şekilde kesebilecek bir araca ihtiyaç duyuyorlardı.
Çığır Açan Keşif
1968 yılında H.Ö. Smith, K.W. Wilcox ve T.J. Kelley, ilk kısıtlama enzimi olan HindII'yi izole etti. Johns Hopkins'te belirli bir yerde - dizinin merkezi - tekrar tekrar dilimlenmiş DNA molekülleri Üniversite. Access Excellence'a göre, o zamandan beri 230 bakteri türünden 900'den fazla kısıtlama enzimi tanımlanmıştır.
DNA'nın eşlenmesi
Tıp Ansiklopedisine göre DNA genomları, kısıtlama enzimlerinin kullanımıyla haritalanabilir. Bilim adamları, genomdaki kısıtlama enzim noktalarının sırasını, yani enzimin kendisini bağlayacağı yerleri belirleyerek DNA'yı analiz edebilirler. Kısıtlama Parçası Uzunluğu Polimorfizmi olarak bilinen bu teknik, özellikle bir suç mahallinden bir DNA parçasının kimliğinin doğrulanması gerektiğinde, DNA tiplendirmesinde yardımcı olabilir.
Rekombinant DNA Üretmek
Kısıtlama enzimlerinin kullanımı, birbiriyle alakasız iki organizmadan gelen DNA parçalarının birbirine örülmesi olan rekombinant DNA'nın üretilmesinde kritik öneme sahiptir. Çoğu durumda, bir plazmit (bakteriyel DNA), ikinci bir organizmadan gelen bir gen ile birleştirilir. Tıp Ansiklopedisi'ne göre, işlem sırasında restriksiyon enzimleri hem bakterilerden hem de diğer organizmadan gelen DNA'yı sindirecek veya kesecek ve sonuçta uyumlu uçlara sahip DNA parçaları oluşacaktır. Bu uçlar daha sonra başka bir enzim veya ligaz kullanılarak birbirine yapıştırılır.
Kısıtlama Enzim Türleri
Glasgow'daki Strathclyde Üniversitesi'ne göre, üç ana tip kısıtlama enzimi vardır. Tip I, DNA molekülü boyunca belirli bir diziyi ayırt eder, ancak çift sarmalın yalnızca bir zincirini ayırır. Ayrıca, kesim bölgesinde nükleotidler yayar. İkinci DNA zincirini kesmek için başka bir enzimin takip etmesi gerekir. Tip II, belirli bir diziyi tanır ve hedeflenen bölgeye yakın veya içinde DNA'nın her iki zincirini dilimler. Tip III, iki DNA zincirini tanıma bölgesinden önceden belirlenmiş bir mesafede kesecektir.