Біотехнологічна індустрія використовує рестрикційні ферменти, щоб нанести на карту ДНК, а також вирізати та зростити її для використання в генній інженерії. Виявлений у бактеріях рестрикційний фермент розпізнає та приєднується до певної послідовності ДНК, а потім позбавляє хребта подвійної спіралі. Нерівні або "липкі" кінці, які виникають в результаті порізу, з'єднуються ферментом лігази, повідомляє Центр вивчення ДНК Долана. Ферменти обмеження призвели до значного прогресу в біотехнології.
Рання історія
Згідно з Access Excellence, вчені Вернер Арбор та Стюарт Лінн виділили два ферменти, які перешкоджали зростанню вірусів у Е. coli бактерії в 1960-х. Вони виявили, що один із ферментів, який називається «рестрикційна нуклеаза», розрізав ДНК у різних точках по довжині ланцюга ДНК. Однак цей фермент розрізав молекулу в випадкових місцях. Біотехнологи потребували інструменту, який міг би послідовно різати ДНК на цільових ділянках.
Проривне відкриття
У 1968 році Х.О. Сміт, К. Уілкокс і Т.Дж. Келлі виділив перший фермент рестрикції, HindII, що неодноразово нарізані молекули ДНК у певному місці - центрі послідовності - у Джонса Хопкінса Університет. З тих пір серед 230 штамів бактерій було виявлено понад 900 рестрикційних ферментів, згідно з даними Access Excellence.
Картування ДНК
Геноми ДНК можна нанести на карту за допомогою використання ферментів рестрикції, згідно з Медичною енциклопедією. Визначивши порядок рестрикційних точок ферменту в геномі - тобто місць, де фермент приєднається, - вчені можуть проаналізувати ДНК. Цей прийом, відомий як поліморфізм довжини фрагмента, може бути корисним при типізації ДНК, особливо коли потрібно перевірити ідентичність фрагмента ДНК з місця злочину.
Генерування рекомбінантної ДНК
Використання рестрикційних ферментів є критично важливим у процесі генерування рекомбінантної ДНК, тобто в’язання фрагментів ДНК від двох не пов’язаних між собою організмів. У більшості випадків плазміда (бактеріальна ДНК) поєднується з геном другого організму. Під час процесу рестрикційні ферменти перетравлюють або вирізають ДНК як з бактерій, так і з іншого організму, в результаті чого утворюються фрагменти ДНК із сумісними кінцями, повідомляє Медична енциклопедія. Потім ці кінці склеюють за допомогою іншого ферменту або лігази.
Типи ферментів обмеження
За даними Університету Стратклайда в Глазго, існує три основних типи рестрикційних ферментів. Тип I розрізняє певну послідовність уздовж молекули ДНК, але позбавляє лише одного ланцюга подвійної спіралі. Крім того, він виділяє нуклеотиди в місці порізу. Інший фермент повинен прослідкувати, щоб розрізати другу ланцюг ДНК. Тип II розпізнає певну послідовність і зрізає обидві ланцюги ДНК поблизу або в межах цільової ділянки. Тип III відріже дві нитки ДНК на заздалегідь визначеній відстані від місця розпізнавання.
