Die molekularbiologischen Werkzeuge der Restriktionsenzyme und DNA-Ligasen sind fundamental für die moderne Gentechnik und genetische Forschung.
Restriktionsenzyme sind bakterielle Enzyme, die DNA an spezifischen Erkennungssequenzen schneiden können. Diese Enzyme erkennen palindromische Sequenzen und erzeugen entweder glatte Enden oder überhängende sticky ends. Die wichtigsten Beispiele sind EcoRI, BamHI und HindIII, die häufig in der Gelelektrophorese und PCR eingesetzt werden. In der Natur dienen sie Bakterien als Abwehrmechanismus gegen Fremd-DNA.
Die DNA ligase ist ein essentielles Enzym für die DNA-Replikation und Reparatur. Bei der DNA-Replikation verknüpft die Ligase die Okazaki-Fragmente am Folgestrang. Die T4 DNA Ligase wird besonders häufig im Labor verwendet, um DNA-Fragmente zu verbinden. In der Gentechnik ermöglicht die Kombination aus Restriktionsenzymen und Ligasen das gezielte Zusammenfügen von DNA-Fragmenten verschiedener Herkunft. Dies ist die Grundlage für die Selektion rekombinanter Organismen und die Herstellung transgener Bakterien. Bakterien können durch Transformation fremdes genetisches Material aufnehmen und sind daher ideale Werkzeuge in der Gentechnik. Der genetische Fingerabdruck basiert ebenfalls auf dem Einsatz von Restriktionsenzymen, die das Genom an charakteristischen Stellen schneiden und so ein individuelles Bandenmuster erzeugen.
Diese molekularen Werkzeuge haben die moderne Biotechnologie revolutioniert und ermöglichen wichtige Anwendungen in Medizin, Forschung und Industrie. Die präzise Manipulation von DNA durch Restriktionsenzyme und Ligasen bildet die Basis für Gentherapie, molekulare Diagnostik und die Produktion therapeutischer Proteine in Bakterien.
