Los científicos necesitan manipular el ADN para identificar genes, estudiar y comprender cómo funcionan las células y producen proteínas que tienen importancia médica o comercial. Entre las herramientas más importantes para manipular el ADN se encuentran las enzimas de restricción, enzimas que cortan el ADN en ubicaciones específicas. Al incubar el ADN junto con las enzimas de restricción, los científicos pueden cortarlo en pedazos que luego pueden "empalmarse" junto con otros segmentos de ADN.
Orígenes
Las enzimas de restricción se encuentran en las bacterias, que las utilizan como arma contra los bacteriófagos, virus que infectan a las bacterias. Cuando el ADN viral llega a la célula, las enzimas de restricción lo cortan en pedazos. Por lo general, estas bacterias también tienen otras enzimas que realizan modificaciones químicas en sitios específicos de su ADN; estas modificaciones protegen el ADN bacteriano de ser cortado por la enzima de restricción.
Las enzimas de restricción generalmente reciben el nombre de la bacteria de la que se aislaron. HindII y HindIII, por ejemplo, son de una especie llamada Haemophilus influenzae.
Secuencias de reconocimiento
Cada enzima de restricción tiene una forma muy específica, por lo que solo puede adherirse a ciertas secuencias de letras en el código de ADN. Si su "secuencia de reconocimiento" está presente, podrá adherirse al ADN y hacer un corte en ese punto. La enzima de restricción Sac I, por ejemplo, tiene la secuencia de reconocimiento GAGCTC, por lo que hará un corte en cualquier lugar donde aparezca esta secuencia. Si esa secuencia aparece en docenas de lugares diferentes del genoma, hará un corte en docenas de lugares diferentes.
Especificidad
Algunas secuencias de reconocimiento son más específicas que otras. La enzima HinfI, por ejemplo, hará un corte en cualquier secuencia que comience con GA y termine con TC y tenga otra letra en el medio. Sac I, por el contrario, solo cortará la secuencia GAGCTC.
El ADN es de doble hebra. Algunas enzimas de restricción hacen un corte recto que deja dos pedazos de ADN de doble hebra con extremos romos. Otras enzimas hacen cortes "inclinados" que dejan cada fragmento de ADN con un extremo corto de una sola hebra.
Empalme
Si toma dos piezas de ADN con extremos adhesivos coincidentes y las incuba con otra enzima llamada ligasa, puede fusionarlas o unirlas. Esta técnica es muy importante para los biólogos moleculares porque a menudo necesitan tomar ADN e insertarlo en bacterias para producir proteínas como la insulina que tienen usos médicos. Si cortan el ADN de una muestra y un trozo de ADN bacteriano con la misma enzima de restricción, tanto la bacteria El ADN y la muestra de ADN ahora tendrán extremos adhesivos coincidentes, y el biólogo puede usar ligasa para unirlos.