De biotechnologie-industrie gebruikt restrictie-enzymen om DNA in kaart te brengen en te knippen en te splitsen voor gebruik in genetische manipulatie. Gevonden in bacteriën herkent een restrictie-enzym en hecht het zich aan een bepaalde DNA-sequentie en splitst vervolgens de backbones van de dubbele helix. De ongelijkmatige of "kleverige" uiteinden die het resultaat zijn van de snede worden opnieuw samengevoegd door het ligase-enzym, meldt het Dolan DNA Learning Center. Restrictie-enzymen hebben geleid tot aanzienlijke vooruitgang in de biotechnologie.

Vroege geschiedenis

Volgens Access Excellence hebben wetenschappers Werner Arbor en Stewart Linn twee enzymen geïdentificeerd die de groei van virussen in E. coli-bacteriën in de jaren zestig. Ze ontdekten dat een van de enzymen, een 'restrictie-nuclease' genaamd, op verschillende punten langs de lengte van de DNA-streng DNA sneed. Dit enzym scheidde het molecuul echter op willekeurige plaatsen af. Biotechnologen hadden behoefte aan een tool die het DNA op gerichte sites op een consistente manier kon snijden.

Doorbraak Ontdekking

In 1968, H.O. Smith, K.W. Wilcox en T.J. Kelley isoleerde het eerste restrictie-enzym, de HindII, dat herhaaldelijk DNA-moleculen op een specifieke locatie - het centrum van de sequentie - sneed aan de Johns Hopkins University. Meer dan 900 restrictie-enzymen zijn geïdentificeerd uit 230 stammen van bacteriën sinds die tijd, volgens Access Excellence.

Mapping DNA

DNA-genomen kunnen in kaart worden gebracht door het gebruik van restrictie-enzymen, volgens naar de Medicine Encyclopedia. Door de volgorde van de restrictie-enzympunten in het genoom vast te stellen, dat wil zeggen de locaties waar het enzym zichzelf zal hechten, kunnen wetenschappers het DNA analyseren. Deze techniek, die bekend staat als Restriction Fragment Length Polymorphism, kan nuttig zijn bij DNA-typering, met name wanneer de identiteit van een DNA-fragment van een plaats delict moet worden geverifieerd.

Recombinant DNA genereren

het gebruik van restrictie-enzymen is van cruciaal belang bij het genereren van recombinant DNA, dat het samenknopen is van DNA-fragmenten van twee niet-verwante organismen. In de meeste gevallen wordt een plasmide (bacterieel DNA) gecombineerd met een gen van een tweede organisme. Tijdens het proces zullen restrictie-enzymen het DNA van zowel de bacteriën als het andere organisme verteren of snijden, resulterend in DNA-fragmenten met compatibele uiteinden, meldt de Medicine Encyclopedia. Deze uiteinden worden vervolgens samen geplakt door het gebruik van een ander enzym of ligase.

Soorten beperkingen enzymen

Volgens de Universiteit van Strathclyde in Glasgow zijn er drie hoofdtypen restrictie-enzymen. Type I onderscheidt een bepaalde sequentie langs het DNA-molecuul maar splitst slechts één streng van de dubbele helix. Eveneens emitteert het nucleotiden op de plaats van de snede. Een ander enzym moet volgen om de tweede DNA-streng te knippen. Type II herkent een bepaalde sequentie en snijdt beide strengen DNA dicht bij of binnen de beoogde site. Type III snijdt de twee DNA-strengen op een vooraf bepaalde afstand van de herkenningsplaats.