Изучение общих биохимических свойств клеточной ДНК хотя и давало определенную информацию, однако установить детали ее генетической организации было невозможно. В середине 70-х годов. были широко
распространены два метода, использование которых существенно упростило анализ ДНК. В основе одного из этих методов лежит открытие гидролитических ферментов - рестрикционных эндонуклеаз (рестриктаз), вызывающих расщепление ДНК на фрагменты в местах, которые имеют специфические нуклеотидные последовательности, что является в молекуле ДНК.
Для решения вопросов молекулярной биологии рестриктазы получают из бактериальных клеток. Так, фермент рестрикционных эндонуклеаз EœRI расщепляет ДНК только в тех местах, где есть GAATTC-нуклеотидной последовательностью; рестриктазы Smal гидролого-зующую ДНК в местах CCCGGG-последовательности нуклеотидов, а местом ферментативной действия BamHI является GGATTC-сообщение нуклео-тидив. Вторые рестриктазы гидролизуют другие нуклеотидные последовательности. Последовательности, которые познаются и гидролизуются этими и другими рестрикционным эндонуклеазами, вероятно встречаются вдоль двухцепочечной структуры ДНК. Ферменты рестрикции позволяют превратить макромолекулу ДНК в набор фрагментов, включающие от нескольких сотен до нескольких тысяч пар азотистых оснований. Фрагменты, различающиеся между собой по молекулярной массе, можно получить в изолированном виде с помощью электрофореза в геле, а затем провести аналитическое исследование каждого из выделенных фрагментов. Вторым методическим приемом является сравнительно быстрое определение нуклеотидной последовательности образованных под влиянием ре-стриктаз фрагментов ДНК и макромолекулы в целом. Однако в этом случае возникают определенные трудности из-за того, что количество пар азотистых оснований, которые составляют нуклеотидную последовательность ДНК, даже в бактериальной клетке велика. Что касается генома млекопитающих, который имеет гораздо больший размер, то он состоит примерно из 2,5 млрд. пар азотистых оснований; последние, в свою очередь, формируют отдельные информационные блоки-гены. Количество их в геноме млекопитающих достигает 50-100 тыс.
Есть данные, что каждый ген определяет структуру белка. В связи с этим целесообразно провести исследование нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК биологических объектов, геном которых по размеру намного меньше, чем геном клетки эукариот. Объектами были использованы вирусы. В 1979 г. удалось определить полную последовательность нуклеотидов в геноме вируса обезьян SV40. Установлено, что геном этого вируса состоит из 5243 пар азотистых оснований, организованных в пять отдельных генов. Выбор объекта оказался удачным еще и потому, что анализ отдельных генов не был осложнен присутствием большого избытка неспоридне-ных последовательностей. Кроме того, в клетке вследствие размножения вируса одновременно находится несколько сотен тысяч копий его генома, что значительно облегчает процедуру отделения вирусной ДНК от ДНК клетки-хозяина. Благодаря тому, что генетический код трансляции последовательности нуклеотидов в последовательность аминокислот уже был расшифрован, стало возможным построить последовательность аминокислот в молекулах белков, кодированные всеми пятью генами вируса SV40.
Одновременно с выяснением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК вируса SV40 было найдено участки, не относящиеся к участку структурного гена, то есть участки, не кодирующие белки, а участвуют в регуляции экспрессии генов и репликации вирусной ДНК.
Молекулярные биологи разработали методы выделения генов донорских организмов, введение генов в векторную молекулу и получения рекомбинантных (гибридных) ДНК, обеспечения самовоспроизводства рекомбинантных ДНК, то есть их репликации, перенос гибридных ДНК в организм реципиента (клетки-хозяина) и обеспечения экспрессии чужеродных генов.