20世紀半ば、科学者たちは 細菌 が産生する一部の 酵素が DNA 分子を特定の位置で切断し、分析可能な明確なサイズの断片を形成できることを発見した。これらの酵素は、 制限酵素 または 制限エンドヌクレアーゼ と呼ばれています。
制限酵素は一種の「分子ハサミ」として働き、DNA 分子内の特定の 窒素含有塩基 対の配列を特定し、それらの領域で切断します。各タイプの制限エンドヌクレアーゼは、通常 4 または 6 塩基対で構成される所定の一連のヌクレオチドのみを識別して切断します。 DNA 分子が酵素によって切断される場所は 制限部位 と呼ばれます。
制限酵素は、バクテリオファージの攻撃に対する防御の一形態として、細菌の進化の過程を通じて細菌によって開発された可能性が非常に高いです。したがって、ウイルス DNA 分子が細菌に導入されると、制限部位ですぐに切断され、機能しなくなります。細菌のゲノムには制限エンドヌクレアーゼの作用を防ぐ保護酵素が存在するため、細菌自身の DNA 分子ではこのようなことは起こりません。
制限酵素で分子を切断して得られる DNA 断片は、 電気泳動 と呼ばれる技術を使用して互いに分離できます。このプロセスを経た後、DNA 分子の断片が分析され、たとえば人物を正確に認識できるようになります。 DNA 断片の電気泳動パターンの分析は、今日、警察の捜査や 親子関係の証明 などの法的手続きで広く使用されています。
同一の DNA 分子が同じ制限酵素で処理されると、同じ点で切断が起こり、同じサイズの断片が生成されます。制限酵素による切断によって生じたこの断片のパターンにより、研究者らはこのメカニズムを個人識別に応用することを考えました。人々の違いは遺伝物質にあります（ホモ接合性双生児を除く）。したがって、個人の DNA を切断すると、たとえば製品の「バーコード」に似た、独自の断片モデルが作成されます。
制限酵素の発見は 、分子遺伝学 に重要な進歩をもたらしました。その結果、これらの酵素の作用機序を解明した研究者ダニエル・ネイサンス、ヴェルナー・アーバー、ハミルトン・スミスは1978年に ノーベル医学・生理学賞 を受賞した。
参考文献
http://www.ibmc.up.pt/cfp-biologiasintetica/documentos/ENZIMAS_DE_RESTRICAO.pdf
アマビス、ホセ・マリアーノ、マルソ、ジルベルト・ロドリゲス。生物学第 3 巻。サンパウロ：モデルナ、2004 年。
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