Бактериофаги, как правило, проявляют специфичность в отношении хо­зяев: они инфицируют только один штамм бактерий или ограниченное число родственных штаммов, видов или родов бактерий. В основе этой специфичности лежат прежде всего рецепторные свойства поверхности бактериальных клеток (разд. 4.2.1).

Кроме того, у бактерий есть и другие системы, обусловливающие специфичность взаимоотношений с фагами. Одна из таких систем полу­чила название рестрикции. Суть ее можно проиллюстрировать на сле­дующем примере. Если бактериофаг X вырастить на штамме A Escherichia coli и затем инфицировать полученным лизатом другой штамм В, то в культурах штамма В фаг будет расти значительно хуже, чем на штамме А. Если же немногочисленные фаговые частицы, образо­вавшиеся на штамме В, использовать для заражения другой культуры штамма В, то размножение фага вновь будет нормальным; однако если перед этим фаг снова провести через исходный щтамм А, то на штамме В он опять будет расти очень плохо. Таким образом, рестрикция (огра­ничение репродукции фага) зависит от того хозяина, в котором данный фаг выращивали предыдущий раз. Она обусловлена расщеплением ин­фицирующей фаговой ДНК под действием фермента, специфичного для штамма-хозяина. Такого рода ферменты называют рестрикционными эндонуклеазами. Благодаря своему нуклеазному действию они препят­ствуют  проникновению  чужеродной   ДНК   в   бактериальную   клетку.

Очевидно, что бактериальная клетка должна как-то защищать свою ДНК от воздействия собственной рестрикционной эндонуклеазы. Такую защиту обеспечивает метилирование или глюкозилирование опреде­ленных оснований ДНК, обычно аденина или цитозина. Этот процесс известен под названием модификации. Из него извлекают пользу также и фаги, размножающиеся в клетках определенного штамма бактерий. На фаговую ДНК при ее синтезе в клетках данного типа накладывается тот же «отпечаток», что и на ДНК самой клетки: в присутствии моди­фицирующего фермента фаговая ДНК видоизменяется таким же обра­зом, как и ДНК хозяина. Она так же метилируется и приобретает свой­ства, защищающие ее от воздействия рестрикционных ферментов данного штамма бактерий.

Рестрикциоиные эндонуклеазы (рестриктазы). Эти ферменты могут кодироваться не только геномом бактерии, но также бактериофагами и плазмидами. Все они разрезают двухцепочечные ДНК. Различают не­сколько классов рестрикционных ферментов. Ферменты класса 1 распоз­нают какую-то определенную последовательность нуклеотидов, но и вне этой области могут неспецифически расщеплять ДНК. К ним от­носится рестрикционная эндонуклеаза из бактериофага Р1. Ферменты класса 2 отличаются тем, что разрывают цепи ДНК только в опреде­ленных точках распознаваемой ими области. Это ведет к образованию совершенно определенных фрагментов ДНК. Рестрикционные эндону-клеазы класса 2 используются при молекулярном клонировании, кото­рое будет рассмотрено в следующем разделе.

Примером рестриктаз класса 2, специфически расщепляющих ДНК, может служить рестриктаза EcoRl, действие которой поясняется ниже. Последовательность, распознаваемая этим ферментом, состоит из ше­сти пар оснований, образующих палиндром (в двух цепях последователь­ности одинаковые, но идут в противоположных направлениях).

Места расщепления ДНК, указанные стрелками, лежат вне оси сим­метрии. В результате несовпадения разрывов образуются одноцепо-чечные концы из четырех пар оснований.

Число известных и охарактеризованных рестриктаз непрерывно рас­тет, так как эти ферменты играют важную роль и в фундаментальных, и в прикладных исследованиях в области молекулярной генетики. На­пример, полученные с их помощью фрагменты ДНК {рестрикционные фрагменты) можно расположить в такой последовательности, что это даст возможность построить физическую карту генетического мате­риала.