Restrikcijski encim

Restrikcijski encim , imenovano tudi restrikcijska endonukleaza , beljakovina, ki jo proizvajajo bakterije, ki cepi DNA na določenih mestih vzdolž molekule. V bakterijski celici restrikcijski encimi cepiti tuje DNA, s čimer se odstranijo okuženi organizmi. Restrikcijske encime lahko izoliramo iz bakterijskih celic in jih v laboratoriju uporabimo za obdelavo fragmentov DNA, na primer tistih, ki vsebujejo gene; zato so nepogrešljivo orodje za tehnologija rekombinantne DNA ( genski inženiring ).

knjižnica cDNA

Knjižnica cDNA Knjižnica cDNA predstavlja zbirko samo genov, ki jih organizem kodira v beljakovine. Komplementarna DNA ali cDNA se ustvari z reverzno transkripcijo messenger RNA, s pomočjo tehnologije kloniranja DNA pa se ustvari knjižnica cDNA. Enciklopedija Britannica, Inc.



Bakterija uporablja restrikcijski encim za obrambo pred imenovanimi bakterijskimi virusi bakteriofagi ali fagi. Ko fag okuži bakterijo, vstavi svojo DNA v bakterijsko celico, da se lahko razmnoži. Restrikcijski encim preprečuje razmnoževanje fagovske DNA, tako da jo razreže na številne koščke. Restrikcijski encimi so bili poimenovani zaradi njihove sposobnosti, da omejijo ali omejijo število sevov bakteriofagov, ki lahko okužijo bakterijo.

Panamski kanal povezuje dve vodni telesi

Vsak restrikcijski encim prepozna kratko, specifično zaporedje nukleotidnih baz (štiri osnovne kemične podenote linearne dvoverižne molekule DNA - adenin, citozin, timin in gvanin). Te regije se imenujejo prepoznavna zaporedja ali mesta prepoznavanja in so naključno porazdeljena po DNA. Različni bakterijski vrste tvorijo restrikcijske encime, ki prepoznajo različna nukleotidna zaporedja.

Ko restrikcijska endonukleaza prepozna zaporedje, se skozi molekulo DNA odreže s katalizacijo hidroliza (cepitev kemične vezi z dodajanjem molekule vode) vezi med sosednji nukleotidi. Bakterije preprečujejo, da bi se njihova lastna DNK razgradila na ta način, tako da prikrijejo svoja zaporedja prepoznavanja. Encimi, imenovani metilaze, dodajo metilne skupine (—CH3.) na adeninske ali citozinske baze znotraj prepoznavnega zaporedja, ki je tako modificirano in zaščiteno pred endonukleazo. Restrikcijski encim in njegova ustrezna metilaza predstavljajo sistem omejitev-modifikacija bakterijske vrste.



Tradicionalno so prepoznane štiri vrste restrikcijskih encimov, imenovane I, II, III in IV, ki se razlikujejo predvsem po strukturi, mestu cepitve, specifičnosti in kofaktorjih. Encima tipa I in III sta si podobna, ker restrikcijske in metilazne aktivnosti izvaja en velik encimski kompleks, v nasprotju s sistemom tipa II, pri katerem je restrikcijski encim neodvisen od svoje metilaze. Restrikcijski encimi tipa II se razlikujejo tudi od tipov I in III po tem, da cepijo DNA na določenih mestih znotraj mesta prepoznavanja; drugi naključno odcepijo DNA, včasih na stotine baz iz prepoznavnega zaporedja. Iz različnih vrst bakterij je bilo ugotovljenih več tisoč restrikcijskih encimov tipa II. Ti encimi prepoznajo nekaj sto različnih zaporedij, običajno dolgih od štiri do osem baz. Restrikcijski encimi tipa IV cepijo le metilirano DNA in kažejo šibko specifičnost zaporedja.

Restrikcijske encime so v poznih šestdesetih in zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja odkrili in označili molekularni biologi Werner Arber, Hamilton O. Smith in Daniel Nathans. Sposobnost encimov, da režejo DNK na natančnih lokacijah, je raziskovalcem omogočila, da so izolirali fragmente, ki vsebujejo gene, in jih rekombinirali z drugimi molekulami DNK, torej za kloniranje genov. Imena restrikcijskih encimov izhajajo iz roda, vrste in seva označbe bakterij, ki jih proizvajajo; na primer encim Odmev RI proizvaja Escherichia coli sev RY13. Menijo, da restrikcijski encimi izvirajo iz običajnih beljakovin prednikov in so se razvili, da prepoznajo specifična zaporedja s procesi, kot sta genska rekombinacija in genska amplifikacija.