Enzim restriksi adalah — pengertian, peran, jenis

Enzim restriksi disebut sebagai “Restriksi endonuklease” yang ditemukan selama studi Entero-bakteriofag di mana E. coli menghambat aktivitas fag. Pada tahun 1978, Werner Arber, Daniel Nathans, Hamilton O Smith memenangkan Hadiah Nobel untuk karakterisasi dan penemuan enzim restriksi.

Restriksi endonuklease juga disebut sebagai “gunting Molekuler” yang banyak digunakan dalam teknologi DNA rekombinan atau dalam bidang biologi molekuler untuk memotong DNA asing. Enzim mengkatalisasi berbagai reaksi, dan enzim restriksi membatasi fungsi pembelahan. Pada dasarnya, ini berfungsi sebagai “Endonukleas” dan karenanya juga disebut “Restriksi endonuklease”.

Pengertian Enzim restriksi

Enzim restriksi adalah jenis enzim endonuklease yang berfungsi untuk membelah sekuens nukleotida di antara untai DNA tetapi tempat pembelahan adalah khusus untuk restriksi endonuklease.

Dalam DNA, ada beberapa sekuens spesifik yang hadir disebut sebagai “Recognition atau sekuens restriksi “. Endonuklease restriksi akan mengenali sekuens restriksi dan mengikat ke situs dan membelah untai khususnya di situs itu dan memecah untai DNA menjadi dua atau lebih untai.

Endonuklease restriksi dapat melakukan tiga fungsi seperti pengenalan situs restriksi, pembelahan di situs restriksi, dan modifikasi DNA. Enzim restriksi dapat diisolasi dari bakteri dan dapat digunakan dalam rekayasa genetika dan metode kloning dll.

Mekanisme

Mari kita anggap sel bakteri terinfeksi oleh partikel fag. Kemudian kita akan melihat bahwa genom fag akan masuk ke dalam genom bakteri. Kemudian perang dimulai antara genom bakteri dan fag. Keduanya akan menghasilkan restriksi endonuklease sebagai senjata untuk saling menurunkan.

Genom bakteri akan menghasilkan enzim restriksi untuk degenerasi DNA fag sehingga tidak dapat menggunakan mesin sel. Dan, DNA fag akan menghasilkan restriksi endonuklease untuk berintegrasi atau menurunkan kromosom bakteri.

Tetapi ada situs atau sekuens pengenalan yang ada pada DNA bakteri, yang akan menghasilkan restriksi endonuklease. Pembatasan endonuklease ini memotong DNA asing jika mengandung urutan tertentu atau akan membelah nukleotida sendiri.

Enzim restriksi Dimodifikasi

Ini juga disebut sebagai “Enzim metilasi”. Endonuklease restriksi yang dimodifikasi memainkan peran penting dalam pengenalan atau diferensiasi DNA bakteri dan asing. Pada endonuklease restriksi yang dimodifikasi, sekuens pengenalan DNA dimodifikasi oleh metilasi.

Mari kita anggap, ada urutan pengenalan “GATC”, maka gugus CH3 atau metil akan menempel pada adenin dan sitosin dan dengan demikian memodifikasi basa. Modifikasi basa memandu endonukus pembatasan jangan sampai memotong DNA untaiannya sendiri.

Endonuklease restriksi yang dimodifikasi tidak ada dalam DNA genomik virus. Enzim ini dapat bekerja secara independen atau berkoordinasi dengan restriksi endonuklease. Oleh karena itu, untuk mencegah pembelahan DNA-nya sendiri, bakteri akan menghasilkan modifikasi restriksi endonuklease yang fungsinya tidak hanya untuk membelah tetapi juga untuk memodifikasi sekuens DNA sendiri dengan proses metilasi.

Tata nama

Pertama, enzim restriksi diisolasi dari bakteri dan sistem nomenklatur tergantung pada jenis bakteri dari mana enzim telah diisolasi. Untuk mengetahui sistem tata nama, mari kita ambil beberapa contoh.

Contoh 1: Eco R-I

Huruf pertama selalu ditulis di kapital di mana ‘E’ mewakili “Genus” bakteri dari mana endonuklease restriksi telah diisolasi yaitu Escherichia. Dua huruf kedua mewakili spesies bakteri yang ditulis coli sebagai ‘co’. Huruf ketiga yaitu ‘R’ mewakili jenis bakteri yang bervariasi dengan spesies yang berbeda. Yang terakhir adalah angka mis. ‘I’ yang menandakan urutan identifikasi enzim. Urutan pengenalan Eco R-I adalah 5′-GAATTC-3 ‘.

Contoh 2: Bam H-I

Demikian pula, huruf ‘B’ mewakili genus yang merupakan “Bacillus”. Huruf ‘am’ mewakili spesies yang merupakan amyloliquefaciens. Dan, dua yang terakhir mewakili nomor regangan dan urutan identifikasi dari endonuklease restriksi. Urutan pengenalan Bam H-I adalah 5′-GGATCC-3 ‘.

Gen untuk Sistem Modifikasi-Pembatasan

Gen untuk sistem modifikasi pembatasan pertama kali ditemukan di E. coli strain K-12. Setelah penemuan itu, gen yang terlibat dalam sistem modifikasi restriksi endonuklease dinamai “hsd”. Hsd adalah singkatan dari “Host-specific defence atauHost specificity determinant”. Gen hsd dalam E.coli strain K-12, melakukan tiga fungsi, yang menurutnya diklasifikasikan menjadi tiga jenis:

  • hsd-S: Gen ini mencakup faktor spesifisitas, yaitu situs restriksi atau sekuens pengenalan yang membantu restriksi endonuk harap untuk mengenali dan mengikat dengan situs spesifik sekuens DNA.
  • hsd-M: Gen ini termasuk faktor modifikasi yang memodifikasi basa nukleotida dari DNA dengan menambahkan gugus CH3 yang mencegah pemotongan DNA sendiri oleh restriksi endonuklease.
  • hsd-R: Gen ini mengkode situs atau sekuens tertentu dalam DNA, di mana restriksi endonuklease mengikat dan membelah untai menjadi dua atau lebih fragmen.

Gen untuk Sistem Modifikasi saja

Enzim restriksi yang dimodifikasi juga dapat bekerja secara independen. Gen-gen yang mengendalikan enzim restriksi modifikasi ada tiga jenis:

  • gen dam: Ini dam singkatan dari “DNA Adenine Methyltransferase”. Gen dam mengenali urutan 5′-GATC-3 dan kelompok metil menempel pada basa adenin.
  • gen dcm: Di sini dcm adalah singkatan dari “DNA Cytosine Methyltransferase”. Gen dcm mengenali urutan 5′-CCATGG-3 dan kelompok metil menempel pada basis sitosin.
  • mcr gen: Di sini mcr adalah singkatan dari “Modified Cytosine Restriction”. Gen mcr terdiri dari dua jenis yaitu mcr B dan mcr C. Ia mengenali sekuens yang dimodifikasi dan memotong DNA dari residu sitosin internal.

Jenis

Enzim restriksi terutama dari tiga jenis yaitu tipe-I, II dan III berdasarkan faktor-faktor berikut seperti kompleksitas sistem enzim, persyaratan kofaktor dll.

Restriksi endonuklease Tipe-I: Endonuklease restriksi tipe-I adalah enzim tunggal tetapi bertindak sebagai “kompleks Multi-subunit”. Enzim ini menciptakan pembelahan pada 1000bp hilir ke untai DNA. Endonuclease pembatasan tipe-I memerlukan dua urutan pengenalan dalam orientasi apa pun. Untuk pembelahan, dibutuhkan ATP, Mg2 + dan natrium adenosylmethionine. Dalam proses kloning, itu tidak disukai karena non-spesifisitas situs pembelahan.

Restriksi endonuklease Tipe-II: Endonuklease restriksi tipe-II adalah sekumpulan enzim yang bertindak sebagai “kompleks Multienzim”. Enzim ini menciptakan pembelahan khusus pada situs pengenalan untai DNA. Restriksi endonuklease tipe-II membutuhkan satu urutan pengenalan. Untuk belahan dada, membutuhkan Mg2 +. Dalam proses kloning, itu adalah enzim yang paling disukai karena kekhususannya di situs pembelahan.

Restriksi endonuklease Tipe-III: Restriksi endonuklease tipe-III adalah enzim tunggal dengan “kompleks Multi-subunit”. Enzim ini menciptakan pembelahan pada 24-26bp hilir ke untai DNA. Endonuclease restriksi tipe-I membutuhkan dua sekuens pengenalan untuk membaca untai DNA dalam gerakan dua arah yang saling berhadapan. Untuk pembelahan, dibutuhkan ATP, Mg2 + dan natrium adenosylmethionine. Dalam proses kloning, itu tidak disukai karena non-spesifisitas situs pembelahan di mana kita harus menghitung 26bp hilir untuk memotong untai DNA. Situs metilasi terjadi di situs pengakuan.