Restrikční endonukleázy nůžky na DNA

V médiích se občas objevují zprávy o izolaci určitého genu nesoucího informaci o různých vlastnostech organizmu. Od barvy očí, náchylnosti k lecjakým nemocem až po trochu úsměvný „gen“ nadváhy. Už jste ale někdy viděli nějaký vlastní gen? Myslíte, že je to nemožné? Zdá se to neuvěřitelné, ale existují metody, kterými toho lze dosáhnout. 

Molekulu DNA si můžeme představit 
jako obrovskou knihovnu, v které jsou 
uloženy knihy s návody a předpisy, 
podle nichž je sestaveno naše tělo. 
Pokud bychom však do některé z těch knih 
nahlédli, moc bychom si nepočetli. Obsahovala 
by totiž nepřebernou směs čtyř na první pohled 
náhodně seřazených písmen A, C, G, T (adenin, 
guanin, cytosin, thymin). Každému z nich 
přísluší jedna báze v DNA. Jednotlivá slova jsou 
pak nazývána biology geny. 
I kdybychom uměli ta slova přečíst, obsahu 
stěží porozumíme. Mezi jednotlivými slovy 
(geny) leží ohromné množství písmen, která 
nekódují žádnou bílkovinu. Tyto periodicky se 
opakující sekvence tvoří pozůstatek po našich 
vývojových předcích a prohrabat se množstvím 
balastu až k samotnému genu představovalo pro 
vědce velký oříšek. 
Řešení problému přesného dělení dlouhých 
molekul DNA přišlo spolu s objevením třídy enzymů 
nazývaných restrikční endonukleázy. V podstatě 
 
nepředstavují nic jiného než další z důmyslných 
nástrojů, které si buňky v průběhu evoluce vytvořily 
ke své obraně. Dají se přirovnat k nůžkám s přesnými 
zářezy, které zapadnou do určitého místa 
v řetězci DNA (se specifickým pořadím písmen) 
a zde molekulu rozstřihnou. Jako kadeřník sevře 
nůžky a vlasy padají k zemi, tak stříhací enzym sám 
vybere přečnívající vlas a udělá „šmik“. Molekulární 
biologové vzali tyto „kadeřníky DNA“ do služby 
právě k úpravě různých úseků ve šroubovici. 
Původ těchto stříhajících enzymů najdeme při 
pozorování obranných mechanizmů bakterií. Jako 
všichni živí tvorové i bakterie mají svůj genetický 
potenciál uložený v molekule DNA. V okolním 
prostředí se nachází obrovské množství volné DNA 
(např. z odumřelých organizmů). Tyto molekuly 
nebo jejich útržky mohou proniknout do bakteriální 
buňky, začlenit se do její DNA a způsobit tím 
velkou „paseku“. V naší analogii s knihou by šlo 
o vpisování mezi řádky, případně o tvrdou cenzuru, 
což by samozřejmě smysl textu zcela zastřelo. 
Stejně jako můžete navštívit salón krásy 
nebo kadeřnictví na rohu ulice, existují rovněž 
různé druhy molekulárních nůžek pro DNA. 
Jejich názvy používané v molekulární genetice 
nezapírají svého původního nositele. Například 
nejznámější spolustolovník hodující v našich 
střevech, bakterie Escherichia coli, poskytl 
vědcům enzym s názvem EcoRI. 
Po uvedení restrikčních enzymů do praxe nastal 
doslova boom v genovém inženýrství. Malincí 
kadeřníci jsou při výběru vystřižených míst velmi 
precizní, aby následně po nich mohli práci přebrat 
další trpasličí dělníci. Ti však již nebourají, ale lepí 
různá vlákna zpět k sobě. Přitom vůbec nezáleží na 
tom, zda levý konec DNA pochází od myši a pravý 
darovala třeba pivní kvasinka. Tak lze vytvářet 
unikátní, běžně se nevyskytující molekuly DNA 
a ty posléze vkládat do námi zvolených organizmů. 
Na tomto principu je založena i tvorba geneticky 
modifikovaných organizmů (GMO). Restrikční 
endonukleázy jsou dnes nepostradatelnou součástí 
při studiu molekulární biologie a jsou běžným 
předmětem obchodu specializovaných firem. 
Rozštěpením dvoušroubovicové molekuly DNA 
získáme řadu nestejně dlouhých vláken, která 
však pro další studium (např. izolaci genu) musíme 
nejprve od sebe vzájemně oddělit. K jejich 
roztřídění slouží postupy elektroforézy. O této 
zajímavé metodě však zase příště.