Wie werden Restriktionsenzyme verwendet?

Restriktionsenzyme werden verwendet, um die Doppelhelix der DNA zu schneiden.

Restriktionsenzyme werden natürlich von Bakterien produziert. Seit ihrer Entdeckung haben sie eine grundlegende Rolle in der Gentechnik gespielt. Diese Enzyme erkennen und schneiden an bestimmten Stellen in der Doppelhelix der DNA und haben Fortschritte in Bereichen wie der Gentherapie und der pharmazeutischen Produktion ermöglicht.

Definition

Ein Restriktionsenzym ist eine gebräuchlichere Bezeichnung für eine Restriktionsendonuklease. Restriktionsenzyme sind Proteine ​​in Bakterienzellen, die spezifisch kurze DNA (Desoxyribonukleinsäure) sowie Gentherapien erkennen.

Typen

Es gibt Tausende von verschiedenen Restriktionsenzymen, von denen jedes nach den Bakterien benannt ist, aus denen es stammt. Diese Enzyme erkennen und schneiden Hunderte von einzigartigen DNA-Sequenzen, typischerweise vier bis sieben Basen lang. Wissenschaftler wählen anhand des gewünschten Ergebnisses aus, welches spezifische Restriktionsenzym verwendet werden soll.

Methode der Aktion

Restriktionsenzyme wirken, indem sie auf eine spezifische Sequenz von Basenpaaren in der DNA zielen. Die DNA hat vier Nucleotidbasen, die sich paaren; Adenin-Paare mit Thymin und Cytosin-Paare mit Guanin. Das Restriktionsenzym bewirkt, dass beide DNA-Stränge auseinanderbrechen, was häufig zu DNA-Molekülen mit herausragenden ungepaarten Basen oder klebrigen Enden führt. Diese klebrigen Enden können mit komplementären DNA-Basenpaaren, die mit dem gleichen Restriktionsenzym geschnitten wurden, verbunden werden, selbst wenn die DNA von einer gänzlich anderen Spezies stammt.

Verwendet

Damit ein Gen funktioniert, kann es nicht einfach direkt in eine Zelle eingefügt werden. Erstens müssen Wissenschaftler Restriktionsenzyme verwenden, um das Gen, das sie verwenden wollen, zu spleißen oder auszuschneiden. Das gleiche Restriktionsenzym wird dann verwendet, um die DNA in einer Wirtszelle oder einem Vektor zu öffnen, der die DNA liefert. Der Vektor kann bakteriell oder viral sein. Wenn das Ziel darin besteht, große Mengen des gewünschten Gens zu produzieren, werden typischerweise Bakterienzellen verwendet. Wenn das Ziel eine Gentherapie ist, wird eine modifizierte virale Zelle verwendet, die bestimmte Teile einer Zelle infizieren kann, um das neue genetische Material zu integrieren.

Leistungen

Die Entdeckung von Restriktionsenzymen hat die Türen für wissenschaftliche Fortschritte in der Gentherapie sowie für Arzneimittel geöffnet. 1982 war Humaninsulin, das in gentechnisch veränderten Bakterien produziert wurde, das erste rekombinante Produkt, das von der U.S. Food and Drug Administration zur kommerziellen Verwendung zugelassen wurde. Einige Wissenschaftler hoffen, dass die Gentherapie letztendlich zur Behandlung von Krankheiten wie Krebs, Herzkrankheiten, AIDS und Mukoviszidose führen kann.

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