Door Kay Tang – Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Vroege geschiedenis

In de jaren zestig ontdekten wetenschappers Werner Arber en Stewart Linn dat bepaalde enzymen in E. coli zou de virale replicatie kunnen blokkeren door DNA te splitsen. Ze identificeerden een klasse enzymen – later restrictienucleasen genoemd – die DNA op willekeurige posities knippen, wat de behoefte aan een nauwkeuriger hulpmiddel benadrukt.

Baanbrekende ontdekking

In 1968 isoleerden HO Smith, KW Wilcox en TJ Kelley het eerste goed gekarakteriseerde restrictie-enzym, HindIII, aan de Johns Hopkins University. HindIII knipt DNA op een specifieke sequentie van zes basenparen, een ontdekking die de deur opende voor het systematische gebruik van restrictie-enzymen in de moleculaire biologie. Sindsdien zijn er meer dan 900 enzymen geïdentificeerd uit 230 bacteriestammen, wat wetenschappers een uitgebreide toolkit biedt.

DNA in kaart brengen

Restrictie-enzymen maken het in kaart brengen van het genoom mogelijk via een techniek genaamd Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP). Door DNA op bekende herkenningsplaatsen te knippen, genereren onderzoekers fragmenten met karakteristieke lengtes die kunnen worden gescheiden door gelelektroforese. RFLP is van onschatbare waarde gebleken voor DNA-typering, forensische analyse en het bestuderen van genetische variatie in populaties.

Recombinant DNA genereren

De hoeksteen van genetische manipulatie is de creatie van recombinante DNA-moleculen. In de praktijk wordt een plasmidevector geknipt met een restrictie-enzym en wordt een interessant gen – vaak afgeleid van een ander organisme – ingebracht. De compatibele plakkerige uiteinden geproduceerd door TypeII-enzymen worden verbonden door DNA-ligase, waardoor een stabiel hybride chromosoom wordt gevormd dat in bacteriën kan worden vermeerderd.

Soorten restrictie-enzymen

Restrictie-enzymen worden onderverdeeld in drie hoofdklassen:

• TypeI herkennen een specifieke sequentie, maar splitsen slechts één streng en hebben een afzonderlijk enzym nodig om de tweede streng te knippen, waarbij nucleotiden vrijkomen op de geknipte plaats.
• TypeII knip beide strengen af op of nabij de herkenningsreeks, zodat er stompe of plakkerige uiteinden ontstaan die ideaal zijn voor klonen.
• TypeIII splits beide strengen op een bepaalde afstand van de herkenningsplaats, een eigenschap die nuttig is voor bepaalde analytische toepassingen.