Source d'enzymes de restriction

Depuis la découverte des enzymes de restriction, le domaine de la biologie moléculaire a rapidement progressé en raison de la capacité unique de ces protéines à cliver l'ADN d'une manière spécifique. Ces enzymes simples ont eu un effet profond sur la recherche partout dans le monde; assez curieusement, nous avons des bactéries à remercier pour ce don scientifique.

Les enzymes de restriction, également appelées endonucléases de restriction, se lient à l'ADN et clivent le double brin, formant de plus petits morceaux d'ADN. Il existe trois types d'enzymes de restriction; Les enzymes de restriction de type I reconnaissent une séquence d'ADN et coupent le brin au hasard à plus de mille paires de bases du site. Les enzymes de restriction de type II, les plus utiles pour les laboratoires de biologie moléculaire, reconnaissent et coupent le brin d'ADN de manière prévisible à une séquence spécifique qui a généralement moins de dix paires de bases de long. Les enzymes de restriction de type III sont similaires au type I, mais elles coupent l'ADN d'environ trente paires de bases de la séquence de reconnaissance.

Les espèces bactériennes sont la principale source d'enzymes de restriction commerciales. Ces enzymes servent à défendre les cellules bactériennes contre l'invasion d'ADN étranger, telles que les séquences d'acides nucléiques utilisées par les virus pour se répliquer à l'intérieur d'une cellule hôte. Fondamentalement, l'enzyme coupera l'ADN en morceaux beaucoup plus petits qui présentent peu de danger pour la cellule. Les enzymes portent le nom de l'espèce et de la souche de bactéries qui la produisent. Par exemple, la première enzyme de restriction extraite de la souche Escherichia coli RY13 est appelée EcoRI, et la cinquième enzyme extraite de la même espèce est appelée EcoRV.

L'utilisation d'enzymes de restriction de type II est presque universelle dans les laboratoires du monde entier. Les molécules d'ADN sont extrêmement longues et difficiles à gérer correctement, surtout si un chercheur ne s'intéresse qu'à un ou deux gènes. Les enzymes de restriction permettent au scientifique de couper de manière fiable l'ADN en portions beaucoup plus petites. Cette capacité à manipuler l'ADN a permis de faire progresser la cartographie de restriction et le clonage moléculaire.

En laboratoire, savoir exactement où se trouvent certains sites de restriction sur un brin d'ADN est extrêmement utile et pratique. Si la séquence d'ADN est connue, la cartographie de restriction peut être effectuée par ordinateur, qui peut rapidement cartographier toutes les séquences de reconnaissance d'enzymes de restriction possibles. Si la séquence d'ADN n'est pas connue, un chercheur peut toujours créer une carte générale en utilisant différentes enzymes seules et en conjonction avec d'autres enzymes pour cliver la molécule. En utilisant un raisonnement déductif, la carte de restriction générale peut être créée. Avoir une carte de restriction disponible est essentiel lors du clonage de gènes.

Le clonage moléculaire est une technique de laboratoire dans laquelle un gène est coupé d'une molécule d'ADN cible, généralement extraite d'un organisme, par des enzymes de restriction. Ensuite, le gène est inséré dans une molécule appelée vecteur, qui sont généralement de petits morceaux de ADN circulaire appelé plasmides qui ont été modifiés pour porter plusieurs cibles d'enzymes de restriction séquences. Le vecteur est clivé par des enzymes de restriction, puis le gène est inséré dans l'ADN circulaire. Une enzyme appelée ADN ligase peut alors reformer le cercle pour inclure le gène cible. Une fois le gène « cloné » de cette manière, le vecteur peut être inséré dans une cellule bactérienne afin que le gène puisse produire une protéine.