إنزيمات غيرت علم الأحياء
مصر:إيهاب محمد زايد
بمجرد اكتشاف إنزيمات التقييد من النوع الثاني – وخاصة إنزيمات HindII – كان من الواضح أنه يمكنك أخذ حمض نووي كبير نسبيًا وتقطيعه إلى قطع أصغر. وقد أتاح لك ذلك الفرصة للنظر والاطلاع على ما يجري.
– السير ريتشارد روبرتس ، نيو إنجلاند بيولابس
في أوائل السبعينيات ، أفاد الباحثون أن الإنزيمات المقيدة تشق الحمض النووي في مواقع محددة ، وتنتج شظايا فردية يمكن تمييزها باستخدام الرحلان الكهربائي للهلام. الضابط في New England Biolabs ، السير ريتشارد روبرتس ، بدأ شغفًا مدى الحياة بإنزيمات التقييد وإمكانياتها.
لاحظ العلماء لأول مرة الظاهرة البيولوجية للتقييد والتعديل في الخمسينيات من القرن الماضي ، لكنهم لم يحددوا ويعزلوا إنزيمات التقييد حتى أواخر الستينيات .3 في عام 1970 ، اكتشف هاميلتون سميث وكينت ويلكوكس من جامعة جونز هوبكنز “نوكلياز آر” (أطلق عليه لاحقًا اسم HindII ) ، وهو إنزيم مقيد معزول عن إنفلونزا الهيموفيلوس. وبعد ذلك بعام ، وجدت كاثلين دانا ودانيال ناثانز ، أيضًا من جامعة جونز هوبكنز ، أن نوكلياز آر أنتج شظايا معينة من فيروس القردة 40 وأن الرحلان الكهربائي للهلام يمكن أن يميز هذه الأجزاء عن بعضها البعض.
سيدي ريتشارد روبرتس
واجه ريتشاردز نوكلياز آر لأول مرة أثناء زمالة ما بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد في عام 1972 عندما حضر محاضرة من قبل ناثانز. يتذكر روبرتس: “في الأيام الأولى ، لم يكن بإمكانك فعل الكثير مع الحمض النووي لأنه كان جزيءًا كبيرًا جدًا”. “بمجرد اكتشاف إنزيمات التقييد من النوع الثاني – وخاصة إنزيمات HindII – كان من الواضح أنه يمكنك أخذ حمض نووي كبير نسبيًا وتقطيعه إلى قطع أصغر. وقد أتاح لك ذلك الفرصة للنظر ورؤية ما يحدث “.
في وقت لاحق من نفس العام ، انضم روبرتس إلى فريق جيمس واتسون في مختبر كولد سبرينغ هاربور وبدأ على الفور في عزل نوكلياز آر وأنزيمات تقييد أخرى. قال روبرتس: “في كل مرة نفتح فيها حشرة جديدة ، كان هناك إنزيم مقيد بخاصية جديدة”. “اعتاد الناس إحضار أنابيب الاختبار مع عينات من الحمض النووي إلى الاجتماعات ، وكانوا يخرجون ويسألون عما إذا كان لدينا أي إنزيمات من شأنها أن تقطع حمضهم النووي.”
بينما سعى روبرتس إلى اتباع إنزيمات تقييدية جديدة ، استخدمها آخرون لتسلسل الجينات ورسم خرائطها واستنساخها ومعالجتها. في بداية فترة عمله مع مختبر كولد سبرينج هاربور ، كان روبرتس ينوي في الأصل التركيز على استخدام إنزيمات التقييد لتسلسل الحمض النووي ، مرددًا تقنيات تسلسل الحمض النووي الريبي التي طورها فريدريك سانجر قبل نصف عقد من الزمان. “أحد أسباب تطوير طرق [التسلسل] لأبحاث الحمض النووي الريبي هو وجود جزيئات صغيرة للتدرب عليها. قال روبرتس: “أعطت إنزيمات التقييد الفرصة للقيام بالمثل بالنسبة للحمض النووي”. ومع ذلك ، سرعان ما وجد هو وفريقه أن إنزيمات التقييد نفسها مثيرة للاهتمام لدرجة أنهم تخلوا عن غزواتهم في التسلسل. في النهاية ، أرسل فريق روبرتس إنزيمات تقييدية إلى سانجر ، مما ساعده على تطوير تقنية تسلسل الحمض النووي التي تحمل اسمه اليوم.
بمجرد اكتشاف إنزيمات التقييد من النوع الثاني – وخاصة إنزيمات HindII – كان من الواضح أنه يمكنك أخذ حمض نووي كبير نسبيًا وتقطيعه إلى قطع أصغر. وقد أتاح لك ذلك الفرصة للنظر والاطلاع على ما يجري.
– السير ريتشارد روبرتس ، نيو إنجلاند بيولابس
قام فريق روبرتس بتمييز أو اكتشاف ثلاثة أرباع أول إنزيمات التقييد في العالم. في غياب المصادر التجارية ، قام العلماء بتنقية إنزيمات التقييد في مختبراتهم الخاصة – أو قاموا بالطرق على باب روبرتس. مع زيادة الطلب في جميع أنحاء العالم ، شجع روبرتس مختبر كولد سبرينج هاربور على تسويق إنتاج إنزيم التقييد لصالح المجتمع العلمي ، لكنه واجه معارضة من واطسون ، الذي لم يكن يرى إمكانية تحقيق ربح فيه. لحسن الحظ ، تقاطع روبرتس مع دونالد كومب ، عضو هيئة التدريس السابق في كلية الطب بجامعة هارفارد والذي كان قد بدأ للتو شركة صغيرة تسمى نيو إنجلاند بيولابس (NEB) ، 5 في عام 1974. في ذلك الوقت ، كان كومب ينوي بيع HindII من خلال مختبرات مايلز. أثار هذا اهتمام روبرتس بشكل طبيعي ، واتصل بمشط وأقنعه ببيع إنزيمات التقييد مباشرة باستخدام NEB بدلاً من ذلك. تشكلت علاقة ، وسرعان ما أصبح روبرتس المستشار الرئيسي للشركة الوليدة التي يطلق عليها الآن اسم المنزل.
في البداية ، كانت إنزيمات التقييد مهمة جدًا في عزل أجزاء الحمض النووي. في هذه الأيام ، يتم استخدامها في كثير من الأحيان لتشخيص ما إذا كنت قد صنعت الحمض النووي المؤتلف بشكل صحيح أم لا. “كان هناك وقت ظهر فيه تفاعل البوليميراز المتسلسل اعتقد الناس أن سوق التقييد.على الإنزيمات كان سيختفي ، لكن ما فشلوا في إدراكه هو أن تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) كان يعني فقط أنه سيكون هناك الكثير من الحمض النووي حوله. فجأة ، عندما سعى الناس إلى التحقق من تسلسلهم للتأكد من دقتها ، تغير السوق ، لكن الطلب ارتفع “.
REFERENCES
-
H.O. Smith, K.W. Wilcox, “A restriction enzyme from Hemophilus influenzae. I. Purification and general properties
,” J Mol Biol, 51(2):379-91, 1970.
-
K. Danna, D. Nathans, “Specific cleavage of Simian Virus 40 DNA by restriction endonuclease of Hemophilus influenzae
,” Proc Natl Acad Sci U S A, 68(12):2913-17, 1971.
-
R.J. Roberts, “How restriction enzymes became the workhorses of molecular biology
,” Proc Natl Acad Sci U S A, 102(17):5905-08, 2005.
