《科学家》特别报道《限制性内切酶如何改变生物学》

新闻链接：《TheScientist》2023年6月1日《How Restriction Enzymes Changed Biology》

        2023年6月，著名国际科学期刊《TheScientist》刊登对诺贝尔奖获得者科学联盟（LSA）主席、新英格兰生物实验室（NEB）首席科学官理查德·罗伯茨爵士专访，系统叙述了理查德爵士在生物学领域的开创性研究工作及为世界生物学发展奠定的重要基础

        原文翻译如下：

        在20世纪70年代早期，研究人员报道了限制性内切酶在特定位点切割DNA，产生可以用凝胶电泳区分的单个片段。这一及时的发现为理解和操纵DNA打开了一扇新的窗口，但对于1993年诺贝尔奖获得者、新英格兰生物实验室首席科学官理查德·罗伯茨爵士来说，它开启了他对限制性内切酶及其潜力的毕生热情
 

        该图显示了常用限制性内切酶的裂解位点序列

        科学家们在20世纪50年代首次观察到限制性内切酶和修饰酶的生物学现象，但直到20世纪60年代末他们才鉴定和分离出限制性内切酶。1970年，约翰霍普金斯大学的Hamilton Smith和Kent Wilcox发现了一种从流感嗜血杆菌中分离出来的限制性内切酶“内切酶R” （后来被命名为HindII）。一年后，同样来自约翰·霍普金斯大学的凯瑟琳·丹娜和丹尼尔·内森斯发现，内切酶R产生了猿猴病毒40的特定片段，凝胶电泳可以将这些片段彼此区分开来。

理查德·罗伯茨爵士因“发现分裂基因”而获得1993年诺贝尔奖

1972年，理查兹在哈佛大学做博士后时第一次接触到内切酶R，当时他参加了内森斯的一次演讲。“在早期，你不能用DNA做很多事情，因为它是一个非常大的分子，”罗伯茨回忆说。“一旦II型限制性内切酶被发现，尤其是印地语，很明显，你可以把一个相当大的DNA切成更小的片段。这给了你一个机会去看看到底发生了什么。”

        同年晚些时候，罗伯茨加入了冷泉港实验室詹姆斯·沃森的团队，并立即开始分离核酸内切酶R和其他限制性内切酶。“每次我们打开一种新的细菌，就会有一种具有新特异性的限制性内切酶，”罗伯茨说。“人们过去常常带着装有DNA样本的试管去开会，他们会走出来问我们是否有可以切割他们DNA的酶。”

        当罗伯茨追求新的限制性内切酶时，其他人用它们来测序、绘制图谱、克隆和操纵基因。在冷泉港实验室任职之初，罗伯茨最初打算专注于使用限制性内切酶对DNA进行测序，这与五年前弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）开发的RNA测序技术相呼应。“为RNA研究开发（测序）方法的原因之一是有小分子可以练习。限制性内切酶为DNA提供了同样的机会，”罗伯茨说。然而，他和他的团队很快发现限制性内切酶本身是如此有趣，以至于他们放弃了对测序的尝试。最终，罗伯茨的团队给桑格送去了限制性内切酶，帮助他开发了今天以他的名字命名的DNA测序技术。

“一旦II型限制性内切酶，特别是HindII的被发现，很明显，你可以把一个相当大的DNA切成更小的片段。这给了你一个机会去看看到底发生了什么。”——理查德·罗伯茨

        世界上第一批限制性内切酶中的四分之三由罗伯茨的团队所描述或发现。在缺乏商业来源的情况下，科学家们在自己的实验室里提纯限制性内切酶——或者直接去找罗伯茨。随着全球需求的增加，罗伯茨鼓励冷泉港实验室将限制性内切酶的生产商业化，以造福科学界，但他遭到了沃森的反对，后者认为这没有潜在的利润。幸运的是，罗伯茨结识了唐纳德•库姆，后者曾是哈佛大学医学院的教员，1974年刚刚创办了一家名为新英格兰生物实验室（NEB）的小公司。当时，库姆打算通过Miles Laboratories出售HindII。这自然引起了罗伯茨的兴趣，他联系了库姆，说服他直接用NEB来销售限制性内切酶。两人建立了关系，罗伯茨很快成为了这家刚刚起步的公司的首席顾问，他现在把这家单位称为“家”。

        “一开始，限制性内切酶在分离DNA片段方面就非常重要。如今，它们更常被用来诊断你是否正确地制造了重组DNA，”罗伯茨说。“当PCR出现时，有一段时间，人们认为限制性内切酶的市场将会消失，但他们没有意识到的是，PCR只是意味着周围将会有更多的DNA。突然之间，当人们试图检查自己基因序列的准确性时，市场发生了变化，但需求却上升了。”