Co to są enzymy restrykcyjne?
Endonukleazy restrykcyjne to klasa enzymów, które tną cząsteczki DNA. Każdy enzym rozpoznaje unikalne sekwencje nukleotydów w nici DNA - zwykle o długości od czterech do sześciu par zasad. Sekwencje te są palindromiczne, co oznacza, że komplementarna nić DNA ma tę samą sekwencję w odwrotnym kierunku. Innymi słowy, obie nici DNA są przecinane w tym samym miejscu.
Gdzie występują enzymy restrykcyjne
Enzymy restrykcyjne występują w wielu różnych szczepach bakterii, gdzie ich biologiczną rolą jest udział w obronie komórkowej. Enzymy te ograniczają obce (wirusowe) DNA, które wnika do komórek, niszcząc je. Komórki gospodarza posiadają system modyfikacji restrykcyjnej, który metyluje ich własne DNA w miejscach specyficznych dla odpowiednich enzymów restrykcyjnych, chroniąc je w ten sposób przed rozszczepieniem. Odkryto ponad 800 znanych enzymów, które rozpoznają ponad 100 różnych sekwencji nukleotydów.
Rodzaje enzymów restrykcyjnych
Istnieje pięć różnych typów enzymów restrykcyjnych. Typ I tnie DNA w przypadkowych miejscach, nawet do 1000 lub więcej par zasad od miejsca rozpoznania. Typ III tnie w odległości około 25 par zasad od miejsca rozpoznania. Oba te typy wymagają ATP i mogą być dużymi enzymami z wieloma podjednostkami. Enzymy typu II, które są głównie wykorzystywane w biotechnologii, tną DNA w obrębie rozpoznanej sekwencji bez potrzeby użycia ATP, są mniejsze i prostsze.
Enzymy restrykcyjne typu II są nazywane zgodnie z gatunkiem bakterii, z których zostały wyizolowane. Na przykład, enzym EcoRI został wyizolowany z E. coli. Większość społeczeństwa jest zaznajomiona z epidemiami E. coli w żywności.
Enzymy restrykcyjne typu II mogą generować dwa różne typy cięć w zależności od tego, czy przecinają obie nici w centrum sekwencji rozpoznawania, czy też każdą z nici bliżej jednego końca sekwencji rozpoznawania.
Pierwsze cięcie generuje "tępe końce" bez nawisów nukleotydowych. Drugi sposób generuje "lepkie" lub "spójne" końce, ponieważ każdy powstały fragment DNA ma nawis, który uzupełnia inne fragmenty. Obie formy są przydatne w genetyce molekularnej do tworzenia rekombinowanego DNA i białek. Ta forma DNA wyróżnia się tym, że powstaje w wyniku ligacji (łączenia się) dwóch lub więcej różnych nici, które nie były ze sobą pierwotnie połączone.
Enzymy typu IV rozpoznają metylowane DNA, a enzymy typu V wykorzystują RNA do wycinania sekwencji na organizmach inwazyjnych, które nie są palindromiczne.
Zastosowanie w biotechnologii
Enzymy restrykcyjne są wykorzystywane w biotechnologii do cięcia DNA na mniejsze nici w celu zbadania różnic w długości fragmentów między osobnikami. Określa się to mianem polimorfizmu długości fragmentów restrykcyjnych (RFLP). Stosuje się je również do klonowania genów.
Techniki RFLP zostały wykorzystane do stwierdzenia, że osoby lub grupy osób mają charakterystyczne różnice w sekwencjach genów i wzorcach rozszczepiania restrykcyjnego w pewnych obszarach genomu. Znajomość tych unikalnych obszarów jest podstawą do tworzenia odcisków palców DNA. Każda z tych metod zależy od zastosowania elektroforezy w żelu agarozowym do rozdzielania fragmentów DNA. Bufor TBE, który składa się z zasady Tris, kwasu bornego i EDTA, jest powszechnie stosowany do elektroforezy w żelu agarozowym do badania produktów DNA.
Użycie w klonowaniu
Klonowanie często wymaga wprowadzenia genu do plazmidu, który jest rodzajem fragmentu DNA. Enzymy restrykcyjne mogą pomóc w tym procesie dzięki jednoniciowym nawisom, które pozostawiają podczas cięcia. Ligazy DNA, oddzielne enzymy, mogą połączyć dwie cząsteczki DNA o identycznych końcach.
Tak więc, stosując enzymy restrykcyjne z enzymami ligazy DNA, kawałki DNA z różnych źródeł mogą być użyte do stworzenia pojedynczej cząsteczki DNA.
Zacytuj ten artykuł Format mla apa chicago Twój cytat Phillips, Theresa. "What Are Restriction Enzymes?" ThoughtCo, Aug. 5, 2021, thoughtco.com/what-are-restriction-enzymes-375674. Phillips, Theresa. (2021, 5 sierpnia). What Are Restriction Enzymes? Retrieved from https://www.thoughtco.com/what-are-restriction-enzymes-375674. Phillips, Theresa. "What Are Restriction Enzymes?" ThoughtCo. https://www.thoughtco.com/what-are-restriction-enzymes-375674 (accessed September 9, 2021). kopia cytatu
