Restriktionsenzyme, Restriktionsendonucleasen (= "Schneideenzyme" = "molekulare Scheren") (engl. restriction enzymes)
Was sind Restriktionsenzyme bzw. Restriktionsendonucleasen?
Restriktionsenzyme bzw. Restriktionsendonucleasen sind Enzyme, die die (doppelsträngige) DNA ähnlich einer Schere zerschneiden ("Schneideenzym", "DNA-Schere"). Restriktionsenzyme tun dies mit äußerster Präzision nur an bestimmten Stellen der DNA, z. B. immer an der Stelle, an der die Basenfolge "G-AATTC" auftritt (der Strich bedeutet, dass der DNA-Strang an dieser Stelle geschnitten wird). Restriktionsenzyme erkennen je nach Spezifität zwischen 4 und 8 Basenpaare in einem DNA-Strang. Nach dem Schneiden liegt die DNA in DNA-Teilstücken unterschiedlicher Länge vor. Das liegt daran, dass die jeweilige zum Schnitt führende DNA-Stelle nicht in gleichen Abständen in der DNA wiederkehrt, sondern unregelmäßig im Erbgut auftritt.
Wie entstehen glatte und klebrige Enden?
Je nach Restriktionsenzym erfolgt der Schnitt innerhalb des DNA-Doppelstrangs so, dass hinterher glatte Enden oder klebrige Enden vorliegen. Erfolgt der Schnitt in der Mitte der Erkennungssequenz auf gleicher Höhe der Einzelstränge eines DNA-Doppelstrangs, entstehen glatte Enden. Schneidet das Enzym versetzt in den beiden Einzelsträngen, entstehen kurze überstehende Einzelstrangabschnitte (klebrige Enden).
Woher stammen die Restriktionsenzyme bzw. Restriktionsendonucleasen?
Restriktionsenzyme wurden ursprünglich aus Bakterien isoliert, in denen sie als Schutz gegen fremde DNA dienen. Die Restriktionsenzyme "zerschneiden" fremde DNA (DNA von Bakteriophagen) und machen diese auf diese Weise unwirksam. Zurzeit sind über 300 Restriktionsenzyme bekannt, die Wissenschaftler in der Regel nicht mehr selbst in aufwändiger Kleinarbeit isolieren, sondern bequem per Katalog von verschiedenen Firmen bestellen können.
Wie erhalten die Restriktionsenzyme bzw. Restriktionsendonucleasen ihren Namen?
Ihren Namen erhalten Restriktionsenzyme traditionell nach dem Bakterium, aus dem sie stammen, so stammt z. B. EcoRI (im Englischen gesprochen: "eco R one") aus dem Darmbakterium Escherichia coli. EcoRI ist das erste, im Jahre 1970 von Wissenschaftlern isolierte Restriktionsenzym.
Mit der Entdeckung der Restriktionsenzyme brach die Phase der Gentechnik an. Restriktionsenzyme sind mittlerweile die in der Gentechnik am häufigsten verwendeten Enzyme.
Heute kann man mit Hilfe der Restriktionsenzyme eine bestimmte DNA nicht nur schneiden bzw. in Teilstücke zerlegen, sondern man kann anschließend unter Zuhilfenahme anderer Enzyme, so genannter Ligasen ("Klebeenzyme"), ausgewählte Abschnitte neu zusammenfügen (also rekombinieren, neu kombinieren). 1973 gelang den Wissenschaftlern Herbert Boyer und Stanley Cohen erstmals, DNA-Moleküle verschiedener Herkunft miteinander zu verknüpfen - sie stellten als erste rekombinante (also neukombinierte) DNA her.
Animationen
 Diese Animationen zeigen in einfacher Weise, wie die beiden Enzyme EcoRI und AluI schneiden.
Siehe auch unter:
 Basenpaarung
Exonucleasen
Restriktion
Literatur:
Internet:
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