Enzim Restriksi, Restriction Enzyme

Perkembangan teknologi DNA rekombinan sangat dimungkinkan karena penemuan enzim yang dapat memotong molekul DNA pada lokasi-lokasi yang spesifik dengan jumlah yang terbatas. Enzim-enzim tersebut dikenal sebagai enzim restriksi yang ditemukan pertama kali pada bakteri pada akhir tahun 1960-an. Kerja enzim tersebut pada tubuh inangnya adalah mengenali dan memotong DNA yang asing bagi bakteri tersebut. Maksud dari kegiatan memotong DNA asing tersebut tidak lain sebagai mekanisme perlindungan bakteri terhadap DNA yang menyelinap dari organisme lain seperti virus atau sel bakteri lain.

Gambar. 10 enzim restriksi yang umum digunakan (Sumber: Hartwell, et. al., 2011)

Para peneliti menggunakan enzim restriksi ini untuk memotong DNA yang telah keluar dari inti sel pada lokasi tertentu. Pemotongan ini menghasilkan fragmen yang dapat digunakan untuk manipulasi dan karakterisasi dengan baik. Sebuah enzim restriksi dapat mengenali urutan tertentu pada basa nitrogennya didalam genom dan kemudian memutuskan dua ikatan kovalen (satu ikatan pada masing-masing rantai) di gugus gula-fosfat pada posisi tertentu atau dekat dengan urutan tersebut. Fragmen yang dihasilkan oleh enzim restriksi disebut sebagai fragmen restriksi, dan tindakan pemotongan sering disebut dengan digesti. Enzim restriksi dimurnikan dari enzim yang berasal dari sel bakteri. Enzim melindungi sel-sel prokariotik dari infeksi virus dengan mendigesti DNA virus. Bakteri melindungi DNA nya dari digesti enzim restriksi mereka sendiri melalui penambahan gugus metil pada lokasi restriksi didalam DNA mereka. Dalam tabung reaksi, pembatasan enzim dari bakteri mengenali urutan target 4-8 bp dalam DNA yang terisolasi dari organisme lain dan memotong DNA pada atau dekat dengan lokasi tersebut.

Sebagian besar enzim ini, mengenali lokasi pada 4-6 pasangan basa dan menunjukkan semacam simetri palindromic dimana sekuen basa pada setiap dua untai DNA, identik jika dibaca dari ujung 5’ ke ujung 3’. Oleh karena itu, pasangan basa jika dilihat dari kedua sisi akan sama antara satu dengan yang lain. Setiap enzim selalu memotong di tempat yang relatif sama untuk urutan yang spesifik, dan enzim membuat potongan dengan dua cara yaitu langsung melalui kedua untai DNA tepat pada garis simetri untuk menghasilkan fragmen dengan ujung tumpul, atau memotong sama pada arah yang berlawanan dengan garis simetri pada satu atau lebih basa untuk menghasilkan fragmen yang beruntai tunggal diakhir. Ahli genetika sering merujuk pada fragmen dengan ujung berantai tunggal yang disebut dengan ujung sticky. Ujung ini dianggap sticky karena bebas untuk pasangan basa dengan urutan komplementer dari DNA dari organisme lain yang dipotong dengan enzim restriksi yang sama (Sumber: Hartwell, et. al., 2011).

Gambar. Enzim restriksi memotong molekul DNA pada lokasi tertentu untuk menghasilkan fragmen restriksi dengan ujung tumpul atau ujung sticky end. (a) enzim restriksi Rsal menghasilkan fragmen berujung tumpul (b) EcoRI menghasilkan ujung sticky end dengan menggantung pada ujung 5’ (c) KpnI menghasilkan ujung sticky end dengan mengan menggantung pada ujung 3’ (Sumber: Hartwell, et. al., 2011)