Bài này thuộc 1 trong 4 bài của kỹ thuật tái tổ hợp DNA ( Còn gọi là Kỹ thuật DNA tái tổ hợp )
Bài 1: Kỹ thuật tái tổ hợp DNA là gì
Bài 2: Đạt được gen mong muốn
Bài 3: Enzyme giới hạn
Bài 4: Khái niệm và phân loại vector
Bài 5: Kết nối DNA
Enzyme giới hạn là gì?
Enzyme giới hạn (restriction enzyme, RE) là một enzyme endonuclease ( một enzyme cắt giới hạn ) có vị trí nhận biết điểm cắt DNA đặc hiệu. Những enzyme này phân huỷ liên kết phosphodieste của bộ khung DNA mạch đôi mà không gây tổn hại đến bases. Các liên kết hóa học mà bị enzyme này cắt có thể được nối trở lại bằng loại enzyme khác là các ligases, vì thế các phân đoạn giới hạn (sản phẩm của phản ứng cắt RE) mà bị cắt từ các nhiễm sắc thể hoặc gene khác nhau có thể được ghép cùng nhau nếu có trình tự đầu dính bổ sung với nhau (xem chi tiết phía dưới).
Nhiều kỹ thuật sinh học phân tử và kỹ thuật di truyền đều dựa vào các enzyme giới hạn. Thuật ngữ giới hạn xuất phát từ việc các enzyme này được khám phá từ các chủng E. coli mà đang hạn chế sự phát triển của các ²thực khuẩn thể”. Vì thế enzyme giới hạn được cho là cơ chế của vi khuẩn nhằm ngăn chặn sự tấn công của virus và giúp loại bỏ các trình tự của virus.
Phân loại enzyme giới hạn
Các nhà sinh hóa chia enzyme cắt giới hạn nói chung thành 3 loại, gọi là Lớp I, Lớp II và Lớp III.
Đối với hai lớp I và III, cả hoạt tính phân giải acid nucleic hay phân giải nhóm methyl đều thực hiện chung bởi một phức hợp enzyme lớn. Mặc dù những enzyme thuộc 2 loại này cũng nhận biết những trình tự DNA đặc hiệu, vị trí cắt thường cách xa vị trí nhận biết, có khi đến cả trăm base. Chúng cũng cần ATP để hoạt động. Những enzyme này bắt đầu bằng việc kiểm tra tình trạng methyl hóa của 2 adenine trong vùng nhận biết. Nếu cả hai adenine đều không được methyl hóa (dấu hiện cho thấy đây là DNA ngoại lai), phức hợp enzyme thay đổi cấu hình và thực hiện hoạt tính phân giải. Tuy nhiên, nếu một trong hai adenine được methyl hóa, chứng tỏ là DNA của tế bào, enzyme khi đó sẽ thực hiện chức năng của một enzyme methyl hóa cho gốc adenine còn lại để duy trì sự ổn định cho DNA bộ gene.
Với enzyme giới hạn lớp II, chức năng phân giải của nó không liên quan đến chức năng methyl hóa hay phân giải nhóm methyl, và vị trí cắt cũng nằm ngay bên trong hay kế cạnh vị trí nhận biết.
Ngày nay người ta biết rất nhiều enzyme khác nhau loại này và chúng là một trong những công cụ sinh học phân tử thiết yếu, đặc biệt thường gặp trong các ứng dụng dòng hóa gene hay phân tích DNA.
Vai trò của enzyme cắt giới hạn
Vai trò của các enzyme cắt giới hạn : Enzyme cắt giới hạn là một loại enzym có thể nhận biết trình tự nucleotit đặc biệt trong phân tử DNA chuỗi kép, từ đó cắt bỏ kết cấu chuỗi kép DNA, DNA chuỗi kép bị cắt đều sinh ra nhóm phosphate 5’ và hydroxyl cuối 3’. Enzyme cắt giới hạn khác nhau có đặc tính nhận biết và cắt khác nhau. Trình tự nhận biết (vị trí cắt, trình tự mục tiêu) phần lớn là enzyme cắt giới hạn lớp II, đều có thể nhận biết trình tự ncleotit đặc biệt do 4-8 nucleotit tạo thành, chúng ta gọi là vị trí nhận biết của enzyme cắt giới hạn. Enzym giới hạn được nhận biết từ phân tử DNA cắt trong chuỗi. Một số trình tự nhận biết liên tục (như GATC), một số ngắt quãng (như GANTC). Điểm giống nhau là, chúng đều có cấu trúc đối xứng xoay kép. Điểm mục tiêu của enzym giới hạn lớp II rất đa dạng, men giới hạn cón độ dài chuỗi mục tiêu khác nhau tần suất cắt phân tử DNA cũng khác nhau. Phân tử DNA được tạo thành dưới tác dụng của enzym giới hạn thường có hai loại: vị trí cắt trên hai chuỗi chéo nhau, nhưng xếp đối xứng trên trục đối xứng; vị trí cắt trên hai chuỗi ở vị trí trung tâm cấu trúc đối xứng.
