Alles über Restriktionsenzyme

Wie viel wissen Sie über Restriktionsenzyme? Mit dieser Rezension können Sie besser nachvollziehen, was sie tun und warum sie wichtig sind.

Definieren von Restriktionsenzymen

Restriktionsendonukleasen sind eine Enzymklasse, die DNA-Moleküle schneidet. Jedes Enzym erkennt eine einzigartige Sequenz von Nukleotiden im DNA-Strang. Solche Sequenzen sind gewöhnlich etwa 4 bis 6 Basenpaare lang. Die Sequenzen sind insofern palindrom, als der komplementäre DNA-Strang nur in umgekehrter Richtung die gleiche Sequenz aufweist.

Mit anderen Worten werden beide DNA-Stränge an der gleichen Stelle geschnitten.

Wo diese Enzyme gefunden werden

Restriktionsenzyme kommen in vielen verschiedenen Bakterienstämmen vor, wo ihre biologische Rolle darin besteht, an der Zellabwehr teilzunehmen. Diese Enzyme "beschränken" fremde (z. B. virale) DNA, die in die Zelle eindringt, indem sie sie zerstören. Die Wirtszelle weist ein Restriktions-Modifikationssystem auf, das seine eigene DNA an für seine jeweiligen Restriktionsenzyme spezifischen Stellen methyliert, wodurch es vor einer Spaltung geschützt wird. Mehr als 800 bekannte Enzyme wurden entdeckt, die mehr als 100 verschiedene Nukleotidsequenzen erkennen.

Verwendung in der Biotechnologie

Restriktionsenzyme werden in der Biotechnologie verwendet, um DNA in kleinere Stränge zu schneiden, um Fragmentlängenunterschiede zwischen Individuen zu untersuchen (Restriction Fragment Length Polymophism - RFLP). Sie werden auch zum Klonen von Genen verwendet.

RFLP-Techniken wurden verwendet, um zu bestimmen, dass Individuen oder Gruppen von Individuen deutliche Unterschiede in Gensequenzen und Restriktionsspaltungsmustern in bestimmten Bereichen des Genoms aufweisen.

Die Kenntnis dieser einzigartigen Bereiche ist die Grundlage für das DNA-Fingerprinting. Jede dieser Methoden hängt von der Verwendung von Agarosegelelektrophorese zur Trennung der DNA-Fragmente ab. TBE-Puffer, der aus Tris-Base, Borsäure und EDTA besteht, wird üblicherweise für die Agarosegelelektrophorese zur Untersuchung von DNA-Produkten verwendet.

Arten von Restriktionsenzymen

Es gibt drei verschiedene Arten von Restriktionsenzymen. Typ I schneidet DNA an zufälligen Stellen bis zu 1000 oder mehr Basenpaaren von der Erkennungsstelle. Typ III schneidet ungefähr 25 Basenpaare von der Stelle ab. Die Typen I und III erfordern ATP und können große Enzyme mit mehreren Untereinheiten sein. Typ II-Enzyme, die vorwiegend in der Biotechnologie eingesetzt werden, schneiden DNA in der erkannten Sequenz ohne ATP und sind kleiner und einfacher.

Typ-II-Restriktionsenzyme werden gemäß der Bakterienspezies benannt, von der sie isoliert werden. Zum Beispiel wurde das Enzym EcoRI aus E isoliert. coli . Der Großteil der Öffentlichkeit kennt sich mit E aus. E. coli Ausbrüche in Lebensmitteln.

Typ-II-Restriktionsenzyme können zwei verschiedene Arten von Schnitten erzeugen, abhängig davon, ob sie beide Stränge im Zentrum der Erkennungssequenz oder jeden Strang näher an einem Ende der Erkennungssequenz schneiden.

Der erstgenannte Schnitt erzeugt "stumpfe Enden" ohne Nukleotidüberhänge. Letztere erzeugt "klebrige" oder "kohäsive" Enden, weil jedes resultierende DNA-Fragment einen Überhang aufweist, der die anderen Fragmente ergänzt. Beide sind nützlich in der Molekulargenetik zur Herstellung von rekombinanter DNA und Proteinen.

Diese Form der DNA zeichnet sich dadurch aus, dass sie durch die Ligation (Zusammenbindung) von zwei oder mehr verschiedenen Strängen, die ursprünglich nicht miteinander verbunden waren, hergestellt wurde.