Kas ir ierobežojošie enzīmi?

Restrikcijas enzīmi ir enzīmi, kas atpazīst noteiktas DNS sekvences un sadala tās, sadalot DNS virkni divās daļās, kur vien tie atrod sekvences, lai tās atpazītu. Ir vairāki restrikcijas enzīmu lietojumi, iespējams, jo īpaši rekombinantās DNS tehnoloģijā, kas ļauj zinātniekiem manipulēt ar ģenētisko informāciju. Rekombinantā DNS tiek izmantota visam, sākot no tādu terapeitisku produktu izstrādes kā insulīns ārstniecībai līdz kultūraugu modificēšanai.

Šie fermenti ir izolēti no baktērijām. Baktērijās tie aizsargā organismu no svešas DNS, sasmalcinot DNS, kad baktērijas organisms to atpazīst. Baktērijas izmanto metodi, ko sauc par restrikcijas modifikāciju, lai pasargātu sevi no saviem restrikcijas enzīmiem, nodrošinot, ka fermenti neieslēdz pašas baktērijas DNS. Kā pašaizsardzības mehānisms restrikcijas enzīmi ir lieliski, novēršot svešas DNS replikāciju organismā, to sadrumstalojot.

Ir atklāti daudzi restrikcijas enzīmi, un procesā, kas pazīstams kā restrikcijas enzīmu kartēšana, tiek atklāti arvien vairāk. Vairākas laboratorijas ražo restrikcijas enzīmus, lai tos pārdotu pētniekiem un citām laboratorijām. Katrs restrikcijas enzīms ir kodēts, lai reaģētu uz noteiktu nukleotīdu secību, un secība parasti ir palindroms, kas lasa vienu un to pašu atpakaļ un uz priekšu. Kad restrikcijas enzīms atrod secību, ko tas atpazīst, tas pārgriež abas DNS dubultās spirāles struktūras virknes, atdalot to. Tas arī izveidos vairākus fragmentus, ja identificēs vairāk nekā vienu zināmās secības kopiju.

Daži restrikcijas enzīmi griež taisni pāri dubultajai spirālei, radot tā sauktos neasos galus. Citi griež dažādos punktos no citām pusēm, veidojot robainu griezumu, ko dēvē par “lipīgajiem galiem”. Jebkurā gadījumā enzīmu, kas pazīstams kā DNS ligāze, var izmantot, lai savienotu DNS gabalu ar atdalīto DNS, ja vien abām daļām ir komplementāri gali. Šo paņēmienu var izmantot, lai genomā ievietotu jaunu DNS un manipulētu ar genomu, piemēram, savienojot kopā divu dažādu mīklu gabalus.

Dažos gadījumos restrikcijas enzīms tiek kodēts tā sauktajai nepārprotamai atpazīšanai, kas nozīmē, ka tas atpazīst tikai ļoti specifiskas sekvences. Citi ir kodēti neskaidrai atpazīšanai, meklējot sekvences, kurās konkrēti nukleotīdi iekavās jebkuru nukleotīdu. Izmantojot zināmos restrikcijas enzīmus, pētnieki var selektīvi sagriezt DNS paraugu fragmentos, kas pazīstami kā restrikcijas fragmenti.