את השימוש של אנזימים הגבלה

סקירה כללית

אנזימי הגבלה הם חלבונים פונקציונליים הנמצאים בחיידקים. אנזימים מסייעים להאיץ תגובות כימיות, ואורגניזמים חיים משתמשים באנזימים למטרות שונות. באופן ספציפי, חיידקים להשתמש אנזימים הגבלת לחתוך DNA באתרים ספציפיים. זה שימושי לחיידקים להגנה מפני זיהום, אבל המדענים יכולים גם לנצל את הפונקציה של אנזים הגבלה ויש שימושים רבים ושונים עבור אנזימים הגבלה הן על ידי חיידקים במעבדה.

הגנה מפני זיהום

מינים בקטריאליים משתמשים באנזימי הגבלה כדי להגן על עצמם מפני דנ”א זר. כאשר וירוס מדביק חיידק, מסביר ד”ר. רג’ינלד גארט וצ’ארלס גרישם בספרם “ביוכימיה”, הוא מוסיף את החומר הגנטי שלו לתא החיידקי. החומר הגנטי משתלט על המנגנון המשכפל של הגן הבקטריאלי, ומכריח את החיידק לשכפל את הנגיף. בסופו של דבר, הנגיף הורג את התא ונמלט, מוכפל מאוד במספר, כדי להדביק תאים חיידקיים יותר. אנזימי הגבלה פשוטו כמשמעו “להגביל” את היכולת של הנגיף להדביק תא חיידקי ידי זיהוי וקיצוץ דנ”א ויראלי לפני שהוא יכול לעשות נזק לתא.

הכנסת גנים זרים

מדענים מנצלים חלק מהתכונות של אנזימי הגבלה במעבדה. אנזימי הגבלה ספציפיים, הנקראים אנדונואלאזאציות מגבילות, מכניסים קטעי דנ”א לחלקים קיימים של דנ”א, מה שהופך אותם למעשה לגנום של אורגניזם. ד”ר. מרי קמפבל ושון פארל, בספרו “ביוכימיה”, מסבירים כי בעזרת המאפיין הזה של אנדונואלאזציות הגבלה, חוקרים ביוכימיים יכולים להפוך מינים חיידקיים לרצפים שאינם ילידים בדנ”א שלהם, וליצור חלבונים שאינם ילידים. חוקרים יכולים להפוך את החיידק Escherichia coli, למשל, לייצר את חלבון האינסולין האנושי על ידי החדרת ה- DNA לחלבון לגנומים חיידקיים.

מיפוי הגבלה

מדענים יכולים גם להשתמש אנזימים הגבלה למפות פלסמידים, באמצעות תהליך הנקרא מיפוי הגבלה. פלסמיד הוא קטע של דלקת חיידקית שאינה כלולה בגנום גדול יותר, או ברצף DNA. חיידקים יכולים להעביר פלסמידים הלוך וחזור, אשר מפיצה גנים בתוך אוכלוסייה חיידקית. החוקרים לעיתים קרובות רוצים למפות פלסמידים על מנת לייצר פלסמידים ספציפיים, אשר לאחר מכן הם משתמשים כדי להכניס רצף DNA ספציפי לאוכלוסייה חיידקית, מסבירים ד”ר. מדענים יכולים להשתמש אנזימים הגבלה לשבור פלסמיד לגושים, ולאחר מכן לבדוק את הגושים כדי לקבוע את רצף ה- DNA של כל אחד. מתוך מידע זה, הם לשחזר את הרצף המלא של ה- DNA פלסמיד.