Благодаря методам молекулярной биологии можно исследовать структуру ДНК и генов. Эта наука прочно вошла практически во все области клинической медицины. Знание методов, которые применяют для оценки функции и структуры генов, совершенно необходимо для понимания молекулярных основ различных заболеваний.
ДНК представляет собой двойную спираль, образованную двумя нитями нуклеотидов, соединенных азотистыми основаниями. Ген представлен нитью ДНК, на основе которой в ядре клетки синтезируется (транскрибируется) мРНК. Этот процесс происходит в ядре клетки. На основе РНК затем образуется белок на рибосомах.
Аминокислотная последовательность белков определяется последовательностью нуклеотидов в ДНК, называемых кодонами. Система кодирования аминокислотной последовательности нуклеотидами называется генетическим кодом. Гены составляют лишь малый процент от 3 х 109 пар нуклеотидов, образующих гаплоидный геном человека.
Функция остальной ДНК остается не до конца изученной, но может проясниться после полного завершения проекта «Геном человека». Описание 50 000—100 000 генов человека поможет в понимании и лечении генетических заболеваний. В настоящее время уже завершено большинство проектов по определению локализации генов. Эта работа началась в 1989 г. Дополнительную информацию принесет обновление этих данных и сравнение их с результатами, полученными у животных.
ДНК человека огромна, а отдельные гены достаточно малы. Поэтому разделение ДНК на небольшие отрезки значительно облегчает исследование. Некоторые микроорганизмы синтезируют ферменты, называемые рестриктазами или рестрикционными эндонуклеазами; с их помощью возможно расщепление ДНК на небольшие части. В природе такие ферменты защищают микроорганизмы от чужеродной ДНК, например, вирусов.
Рестриктазы распознают специфические последовательности ДНК, в которых и расщепляют ее; эти ферменты называют в зависимости от вида и штамма микроорганизма, из которого их выделили. Например, EcoRI выделена из кишечной палочки Escherichia coli, штамм R, и служит первым подобным ферментом, полученным от данного микроба. Эта рестриктаза распознает последовательность GAATTC и расщепляет молекулу между основаниями G и А.
Рестриктазы (эндонуклеазы) распознают определенные последовательности оснований в молекуле ДНК и расщепляют их.
EcoRI распознает последовательность GATTC и расщепляет молекулу между основаниями G и А.
