Рестрикционните ендонуклеази са клас на ензим които отрязват молекулите на ДНК. Всеки ензим разпознава уникални последователности от нуклеотиди в ДНК верига - обикновено около четири до шест базови двойки. Последователностите са палиндромни, тъй като комплементарният ДНК верига има същата последователност в обратна посока. С други думи, и двете нишки на ДНК се изрязват на едно и също място.
Къде се намират тези ензими
Рестрикционните ензими се намират в много различни щамове на бактерии, където тяхната биологична роля е да участват в защитата на клетките. Тези ензими ограничават чуждата (вирусна) ДНК, която влиза в клетките, като ги унищожава. Приемните клетки имат система за модификация на рестрикцията, която метилира собствената си ДНК на места, специфични за съответните им рестрикционни ензими, като по този начин ги предпазва от разцепване. Повече от 800 известни ензими са открити, които разпознават повече от 100 различни нуклеотидни последователности.
Видове рестрикционни ензими
Има пет различни типа рестрикционни ензими. Тип I отрязва ДНК на произволни места до 1000 или повече базови двойки от сайта за разпознаване. Тип III отрязва на приблизително 25 двойки основи от мястото. И двата вида изискват ATP и могат да бъдат големи ензими с множество субединици. Ензимите от тип II, които се използват предимно в биотехнологиите, отрязват ДНК в разпознатата последователност без нужда от АТФ и са по-малки и по-прости.
Рестрикционните ензими тип II се назовават според бактериалните видове, от които са изолирани. Например ензимът EcoRI беше изолиран от Е. коли. По-голямата част от обществеността е запозната с Д. огнища на коли в храната.
Рестрикционните ензими от тип II могат да генерират два различни вида съкращения в зависимост от това дали режат и двете нишки в центъра на последователността на разпознаване или всеки кичур по-близо до единия край на разпознаването последователност.
Предишният разрез ще генерира "тъпи краища" без нуклеотидни надвеси. Последният генерира "лепкави" или "сплотени" краища, защото всеки получен фрагмент от ДНК има надвес, който допълва останалите фрагменти. И двете са полезни в молекулярната генетика за направата рекомбинантна ДНК и протеини. Тази форма на ДНК се откроява, тъй като се получава чрез лигиране (свързване заедно) на две или повече различни нишки, които първоначално не са били свързани помежду си.
Ензимите от тип IV разпознават метилираната ДНК, а ензимите от тип V използват РНК за рязане на последователности върху инвазивни организми, които не са палиндромни.
Използване в биотехнологиите
Рестрикционните ензими се използват в биотехнологията за разрязване на ДНК на по-малки нишки, за да се изследват разликите в дължината на фрагментите между индивидите. Това се означава като полиморфизъм с дължина на рестрикционния фрагмент (RFLP). Те се използват и за клониране на гени.
RFLP техники са използвани за определяне, че индивидите или групите от индивиди имат отличителни разлики в генните последователности и модели на рестрикционно разцепване в определени области на генома. Познаването на тези уникални области е в основата на ДНК отпечатък. Всеки от тези методи зависи от използването на електрофореза с агарозен гел за отделяне на фрагментите на ДНК. TBE буфер, който се състои от Tris база, борна киселина и EDTA, обикновено се използва за агарозен гел електрофореза за изследване на ДНК продукти.
Използване при клониране
Клонирането често изисква поставяне на ген в плазмид, който е вид парче ДНК. Рестрикционните ензими могат да помогнат за процеса поради едноверижните надвеси, които оставят, когато правят разрези. ДНК лигазата, отделен ензим, може да съедини две ДНК молекули със съвпадащи краища.
Така че, използвайки рестрикционни ензими с ензими на ДНК лигаза, парчета ДНК от различни източници могат да бъдат използвани за създаване на единична молекула на ДНК.