Restrictie-enzymen zijn functionele eiwitten die in bacteriën worden aangetroffen. Enzymen helpen bij het versnellen van chemische reacties, en levende organismen gebruiken enzymen voor verschillende doeleinden. Specifiek gebruiken bacteriën restrictie-enzymen om DNA op specifieke plaatsen te knippen. Dit is nuttig voor de bacteriën ter bescherming tegen infectie, maar wetenschappers kunnen ook profiteren van de functie van een restrictie-enzym en er zijn veel verschillende toepassingen voor restrictie-enzymen, zowel door bacteriën als in het laboratorium.

Bescherming tegen infectie

Bacteriële soorten gebruiken restrictie-enzymen om zichzelf te beschermen tegen vreemd DNA. Wanneer een virus een bacterie infecteert, leg dan Drs. Reginald Garrett en Charles Grisham in hun boek 'Biochemistry', voegen het genetisch materiaal in de bacteriecel in. Het genetische materiaal neemt vervolgens de gen-replicerende machine van de bacteriële cel over en dwingt de bacterie om het virus te repliceren. Uiteindelijk doodt het virus de cel en ontsnapt, sterk vermenigvuldigd in aantal, om meer bacteriële cellen te infecteren. Restrictie-enzymen "beperken" letterlijk het vermogen van het virus om een bacteriële cel te infecteren door virale DNA te herkennen en te hakken voordat het de cel kan beschadigen.

Invoegen van buitenlandse genen

Wetenschappers maken gebruik van een aantal van de eigenschappen van restrictie-enzymen in het laboratorium. Specifieke restrictie-enzymen, restrictie-endonucleasen genaamd, voegen segmenten van DNA in bestaande DNA-segmenten in, waardoor ze in wezen deel uitmaken van het genoom van een organisme. Drs. Mary Campbell en Shawn Farrell leggen in hun boek "Biochemistry" uit dat biochemische onderzoekers door het gebruik van deze eigenschap van restrictie-endonucleasen bacteriële soorten kunnen maken die niet-natieve sequenties in hun DNA bevatten en niet-natieve eiwitten produceren. Onderzoekers kunnen Escherichia coli-bacteriën bijvoorbeeld het humane insuline-eiwit produceren door het DNA voor het eiwit in bacteriële genomen te plaatsen.

Restriction Mapping

Wetenschappers kunnen ook restrictie-enzymen gebruiken om plasmiden in kaart te brengen, via een proces restrictiekaart genoemd. Een plasmide is een gedeelte van bacterieel DNA dat niet is opgenomen in de grotere genoom- of DNA-sequentie. Bacteriën kunnen plasmiden heen en weer passeren, waardoor genen in een bacteriepopulatie worden verspreid. Onderzoekers willen vaak plasmiden in kaart brengen om specifieke plasmiden te produceren, die ze dan gebruiken om een specifieke DNA-sequentie in een bacteriepopulatie in te voegen, verklaren Drs. Campbell en Farrell.

Wetenschappers kunnen restrictie-enzymen gebruiken om een plasmide in brokken te breken en vervolgens de brokjes te testen om de DNA-sequentie van elk te bepalen. Op basis van deze informatie reconstrueren ze de volledige sequentie van het plasmide-DNA.

, , ] ]