組換えDNAとは、2種以上のDNAを組み合わせて作られた人工的なDNAのことです。
組換えDNAを作る工程は、分子クローニングと呼ばれている。
分子クローニングの基本的な手順は、DNAの単離、DNAの切断、DNAの接合、組換えDNAの増幅などです。
目的の遺伝子は、目的の遺伝子のキャリア分子となるベクターに挿入されます。
ベクターは、目的の遺伝子とともに、組換えDNAと呼ばれる。
遺伝子クローニングにおける制限酵素の主な役割は、DNAを切断することである。
制限酵素がDNA操作に適している大きな特徴は、特定の標的でDNAを切断することである。
これにより、接合目的に応じた目的のDNA断片を作り出すことができる。
第1回 制限酵素とは
制限酵素は、制限部位と呼ばれる短くて特異的なDNA配列を認識し、その部位でDNAを切断するエンドヌクレアーゼです。
細菌が生産する生化学的なハサミの一種である。
制限酵素はバクテリオファージから細菌を守る。
これらの酵素はバクテリアから分離され、実験室でDNAを切断するために使用される。
制限酵素の働きを図1に示します。
：図1 HindIIIの作用
制限酵素はDNAを正確に切断することができるため、研究者はゲノムDNAから遺伝子を含む断片を単離することができます。
これらの断片はベクターに挿入して組換えDNA分子を作り出すことができる。
制限酵素はどのように組換えDNAを作るために使われるのか？
組換えDNAとは、2種以上のDNAが結合したDNA分子のことである。
主に、ドナー種から得た目的の遺伝子と、目的の遺伝子を宿主細胞に運ぶベクターを含んでいます。
組換えDNA分子の製造は、DNAの単離、制限酵素による消化、目的の遺伝子とベクターのライゲーション、宿主細胞内での組換えDNA分子の増幅が主な工程です。
この一連のプロセスを分子クローニングという。
図2に分子クローニングの様子を示す。
図2：分子クローニング法
目的の遺伝子は、まず生体試料からゲノムDNAの形で単離され、あるいはPCRによって増幅される。
また、目的の遺伝子はベクター内に存在することもあります。
目的の遺伝子を宿主細胞に運ぶのに適したベクターに挿入するためには、母分子と切り離す必要がある。
制限酵素は制限部位を認識してDNAを精密に切断するため、この目的に使用することができる。
目的の遺伝子とベクターを同じ制限酵素で消化することもできるし、目的の遺伝子の両端を2つの制限酵素で消化することもできる。
この消化により、目的の遺伝子をベクターにライゲーションするための適合した末端が得られる。
2つの制限酵素による消化は、所望の方向に断片をライゲーションさせることを可能にする。
ライゲーション後、得られた組換えDNA分子はバクテリアに形質転換され、多数のコピーを生産することができる。
結論
制限酵素は、制限部位と呼ばれる特定の位置でDNAを切断するエンドヌクレアーゼです。
制限酵素の性質を利用して、DNAを正確な位置で切断することにより、組換えDNA分子を作製することができる。
組換えDNAは一般に、目的の遺伝子をベクターに挿入したものです。
