Desde el descubrimiento de las enzimas de restricción, el campo de la biología molecular ha avanzado rápidamente debido a la capacidad única de estas proteínas para escindir el ADN de una manera específica. Estas simples enzimas han tenido un profundo efecto en la investigación en todo el mundo; Curiosamente, tenemos que agradecer a las bacterias por este don científico.
Propiedades y tipos de enzimas de restricción
Las enzimas de restricción, también llamadas endonucleasas de restricción, se unen al ADN y escinden la doble hebra, formando trozos más pequeños de ADN. Hay tres tipos de enzimas de restricción; Las enzimas de restricción de tipo I reconocen una secuencia de ADN y cortan la hebra al azar a más de mil pares de bases del sitio. Las enzimas de restricción de tipo II, las más útiles para los laboratorios de biología molecular, reconocen y cortan la hebra de ADN de forma predecible en una secuencia específica que suele tener menos de diez pares de bases. Las enzimas de restricción de tipo III son similares a las de tipo I, pero cortan el ADN en unos treinta pares de bases de la secuencia de reconocimiento.
Fuentes
Las especies bacterianas son la principal fuente de enzimas de restricción comerciales. Estas enzimas sirven para defender a las células bacterianas de la invasión de ADN extraño, como las secuencias de ácido nucleico utilizadas por los virus para replicarse dentro de una célula huésped. Básicamente, la enzima cortará el ADN en trozos mucho más pequeños que representan poco peligro para la célula. Las enzimas reciben el nombre de la especie y cepa de bacterias que las produce. Por ejemplo, la primera enzima de restricción extraída de la cepa RY13 de Escherichia coli se llama EcoRI y la quinta enzima extraída de la misma especie se llama EcoRV.
Conveniencia de laboratorio
El uso de enzimas de restricción de tipo II es casi universal en laboratorios de todo el mundo. Las moléculas de ADN son extremadamente largas y difíciles de manejar adecuadamente, especialmente si un investigador solo está interesado en uno o dos genes. Las enzimas de restricción permiten al científico cortar de manera confiable el ADN en porciones mucho más pequeñas. Esta capacidad para manipular el ADN ha permitido el avance del mapeo de restricción y la clonación molecular.
Mapeo de restricciones
En un entorno de laboratorio, saber exactamente dónde se encuentran ciertos sitios de restricción en una hebra de ADN es extremadamente útil y conveniente. Si se conoce la secuencia de ADN, el mapeo de restricción se puede realizar por computadora, que puede mapear rápidamente todas las posibles secuencias de reconocimiento de enzimas de restricción. Si no se conoce la secuencia de ADN, un investigador aún puede crear un mapa general utilizando diferentes enzimas por sí mismos y junto con otras enzimas para escindir la molécula. Utilizando el razonamiento deductivo, se puede crear el mapa de restricción general. Tener un mapa de restricción disponible es fundamental a la hora de clonar genes.
Clonación molecular
La clonación molecular es una técnica de laboratorio en la que se corta un gen de una molécula de ADN diana, generalmente extraída de un organismo, mediante enzimas de restricción. A continuación, el gen se inserta en una molécula llamada vector, que generalmente son pequeños trozos de ADN circular llamado plásmidos que se han modificado para transportar varios objetivos de enzimas de restricción secuencias. El vector se escinde mediante enzimas de restricción y luego el gen se inserta en el ADN circular. Una enzima llamada ADN ligasa puede reformar el círculo para incluir el gen objetivo. Una vez que el gen se 'clona' de tal manera, el vector se puede insertar en una célula bacteriana para que el gen pueda producir proteínas.