Рестрикция — понятие в биологии и других областях¶
Рестрикция (от лат. restrictio — ограничение) — многозначный термин, обозначающий процесс ограничения, подавления или избирательного распознавания. В зависимости от области применения означает ограничение роста бактерий фагом, избирательное расщепление ДНК, ограничение генетической изменчивости в популяции, механическое ограничение перемещений или ограничение прав.
¶Рестрикция в молекулярной биологии
Наиболее известное научное значение термина связано с рестрикционными ферментами (эндонуклеазами) — классом ферментов, которые расщепляют ДНК в определённых последовательностях нуклеотидов, называемых рестрикционными сайтами. Эти ферменты выделены из бактерий, где служат системой защиты от чужеродной ДНК, например, вирусной (бактериофаговой).
¶История открытия
Явление рестрикции было впервые описано в 1950-х годах: было замечено, что одни и те же бактериофаги эффективно заражают одни штаммы бактерий, но не другие. Этот феномен назвали «рестрикцией» — ограничением роста фага. В 1962 году У. Арбер и Д. Натанс показали, что рестрикция связана с ферментативным расщеплением ДНК фага. В 1970 году Г. Смит из бактерии Haemophilus influenzae выделил первую рестрикционную эндонуклеазу (HindII), что позволило начать целенаправленное использование ферментов в генной инженерии. В 1978 году У. Арбер, Д. Натанс и Г. Смит получили Нобелевскую премию по физиологии или медицине «за открытия, касающиеся ограничных ферментов и их применения в проблемах генетики».
¶Классификация рестрикционных ферментов
Рестрикционные эндонуклеазы делятся на четыре класса (I–IV); наиболее широко используются ферменты II типа, которые расщепляют ДНК внутри или рядом с узнаваемой последовательностью (обычно 4–8 пар оснований) и не требуют АТФ. Примеры: EcoRI (распознаёт последовательность GAATTC), BamHI (GGATCC), HindIII (AAGCTT).
¶Рестрикционный анализ и картографирование
Сочетание рестрикционных ферментов с электрофорезом позволяет создавать «рестрикционные карты» молекул ДНК — схемы расположения узнаваемых последовательностей. Этот метод стал основой ранней генной инженерии, клонирования и диагностики.
¶Рестрикционно-модифицирующие системы бактерий
В природе рестрикционные ферменты входят в состав рестрикционно-модифицирующих систем (R-M-систем). Рестриционная компонента расщепляет чужеродную ДНК, а модифицирующая компонента (метилтрансфераза) помечает собственную ДНК метильными группами, защищая её от расщепления. Рестрикционные системы делятся на четыре типа (I, II, III, IV) по механизму действия, кофакторным требованиям и продуктам. Системы типа I и III требуют АТФ и S-аденозилметионина, тогда как тип II работает автономно.
¶Рестрикция в генетике популяций
В популяционной генетике термин «рестрикция» обозначает ограничение генетического разнообразия, например, в результате бутылочного эффекта (прохождения популяции через узкое «горлышко»), инбридинга или естественного отбора, убирающего часть аллелей. Рестрикция генома также наблюдается при доместикации животных и растений: в ходе искусственного отбора генофонд сокращается, что может снижать устойчивость к болезням.
¶Рестрикция в других областях
¶В механике и технике
Рестрикция — ограничение степени свободы механической системы. В теории механизмов под рестрикцией понимают связь, устраняющую часть возможных перемещений тела. Аналогичный принцип лежит в основе рестрикционных колец — элементов, ограничивающих ход подвижных частей.
¶В праве и политике
Рестрикция — ограничение прав, свобод или экономической деятельности. Исторически термин применялся к рестрикционным актам — законам, ограничивающим торговлю, эмиграцию или иные права. В современном российском законодательстве аналогичное содержание несут понятия «ограничение», «запрет», «обременение».
¶В лингвистике
Рестрикция — ограничение употребления языковой единицы (звука, морфемы, конструкции) определёнными позициями или стилистическими условиями. Например, фонетическая рестрикция — ограничение на появление звука в начале или конце слова.
¶В медицине
Термин встречается в описании рестриктивной кардиомиопатии — заболевания сердца, при котором нарушается растяжимость миокарда, что ограничивает наполнение желудочков. Также рестрикцией называют ограничение подвижности сустава (контрактуру) при реабилитации.
¶См. также
- Рестрикционные ферменты
- Генная инженерия
- Рестрикционно-модифицирующая система
- Бутылочное горлышко (генетика)
¶Источники
- Альтман С. Молекулярная биология клетки. — М.: БИНОМ, 2013.
- Льюин Б. Гены. — М.: БИНОМ, 2014.
- Alberts B. Molecular Biology of the Cell. — Garland Science, 2015.
- Нобелевская премия по физиологии или медицине 1978 года — нобеловская лекция У. Арбера, Д. Натанса, Г. Смита.