「分子はさみ」は制限酵素の別名です。これらの酵素には 2 つのタイプがあり、特定の配列位置で DNA を切断します。
はさみとは？ご存知のように、これらは一般的なツールであり、それがなければほとんどすべての美術工芸クラスが完成しません。紙であろうと皮革であろうと、はさみは世界中で最も一般的に使用されている物を切る道具です。しかし、分子はさみはどうでしょうか。信じられないかもしれませんが、分子ハサミがなければ、バイオテクノロジーの全領域は存在しません。 GMO の出現など、画期的な開発を行うことができたのは、これらの分子ツールのおかげです!
遺伝子編集の素人の表現 (写真提供:Natali_ Mis/Shutterstock)
制限酵素
分子はさみ 制限酵素の通称。制限酵素は、特定のポイントで二本鎖 DNA 分子を切断するタンパク質の一種です。これらの酵素は、DNA の操作に必要です。これらの酵素は応用科学で使用されていますが、多種多様な原核生物にも自然に存在しています.このように、彼らは拡大を続ける分子生物学の科学に大きく貢献しています。
遺伝子操作
遺伝子操作は、「遺伝子工学」または「遺伝子改変」としても知られています。これは、バイオテクノロジーの助けを借りて生物の遺伝子を直接操作することに関するものです。この技術は、遺伝病の治療、非毒性の GMO の生産、および研究で重要な役割を果たす遺伝子組み換え動物の生産に広く適用できます。遺伝子工学は、医学の分野でも重要な用途があります。
たとえば、昆虫の攻撃を受けやすい植物を考えてみましょう。それが地面から成長するとすぐに、昆虫は作物全体をむさぼり食うので、かなりの損失が生じます。遺伝子操作の助けを借りて、この植物のゲノムは、昆虫が攻撃したときに植物が生き残るように変更することができますが、代わりに昆虫が殺されます.このような改変は、除草剤耐性、栄養の強化、植物の環境圧力に対する耐性などの分野でも役立ちます。
遺伝子組み換えトウモロコシの穂軸を見ている専門家 (写真提供:Marcin Balcerzak/Shutterstock)
遺伝子操作はどのように行われますか?
これを正しく理解するために、遺伝子操作がどのように行われるかを見てみましょう。まず、遺伝子を改変する生物のDNAを単離する。 DNA を分離した後、変更したい品質に対応するセグメントを切断します。たとえば、トマト植物がウイルス攻撃を受けやすい場合、その DNA が分離され、ウイルス攻撃への応答に対応するセグメントが切断されます。
このセクションでは、空のスペースに、ウイルス攻撃と戦う役割を担う DNA の別のセグメントが追加されます。接着酵素の助けを借りて、セグメントは元の DNA 鎖に結合します。このようにしてできたDNAを組換えDNAと呼びます。この時点で、植物細胞内に注入されます。これらの細胞は組織培養で成長し、そこで新しい植物に成長します。これらの植物はもはやウイルスの攻撃を受けにくいので、私たちはそれらを新しいと呼んでいます!
組換え DNA の形成 (写真提供:Fancy Tapis/Shutterstock)
植物の他の不利な性質を変更する必要がある場合は、同様の手法に従います。これは植物だけに当てはまるわけではありません。動物もこの技術を使用して作成されています。これらの動物は、製薬研究の対象としてよく使用されます。
分子はさみとは?
前述のように、分子ハサミは、ゲノムを操作するために DNA のセグメントを切り取るのに役立ちます。科学的には、制限酵素は、制限部位として知られる特定の DNA 配列に特異的であるため、制限酵素と呼ばれます。これらの酵素のうち 400 種類以上がバクテリアから分離されており、バクテリアはそれらを自然に生成します。これらの酵素は、細菌が攻撃するウイルスから身を守るのに役立ちます.
さらに、これらの制限酵素の機能は、植物と動物の両方で耐病性を生み出すバイオテクノロジー用途に利用されています。素晴らしいですね。制限酵素が DNA 断片を切断すると、切断された DNA に粘着末端が形成されます。外来DNAがまさにこの場所に付着しなければならないことを考えると、これらの粘着末端は実際には非常に重要です.
制限酵素による切断のプロセス (写真提供:Emre Terim/Shutterstock)
外来DNAは、DNAリガーゼと呼ばれる別の酵素によって、この壊れたスペースに接着されます. DNA リガーゼは、適切な DNA 分子または鎖の糖リン酸骨格を完成させる結合を生成します。
エンドヌクレアーゼとエキソヌクレアーゼとは?
制限酵素には、エンドヌクレアーゼとエキソヌクレアーゼの 2 種類があります。エンドヌクレアーゼは、DNA の中心にある特定の DNA 断片を切断します。一方、エキソヌクレアーゼは一方の端から切断します。前者のタイプの酵素は平滑末端または粘着末端を形成する可能性がありますが、後者は常に粘着末端を生じます。ただし、エンドヌクレアーゼは、病原体の侵入をブロックするという点で特に重要です。
結論
遺伝子操作は最近物議をかもしていますが、遺伝病に一生苦しんできた人々にとって恩恵であることが証明されています.また、農業への応用により、農家の味方であることが証明されています。医薬品から工業用まで、制限酵素はあらゆる場所に存在します。しかし、これらはこれらの謎めいた酵素が私たちを助けることができる方法のほんの一例です.したがって、制限酵素は、がらくたの引き出しにある通常のはさみよりもはるかに重要な複合体であると考えています.同意しませんか?
