L'industrie de la biotechnologie utilise des enzymes de restriction pour cartographier l'ADN ainsi que pour le couper et l'épisser pour une utilisation en génie génétique. Présente dans les bactéries, une enzyme de restriction reconnaît et s'attache à une séquence d'ADN particulière, puis coupe les épines dorsales de la double hélice. Les extrémités inégales ou «collantes» qui résultent de la coupe sont rejointes par l'enzyme ligase, rapporte le Dolan DNA Learning Center. Les enzymes de restriction ont conduit à des progrès significatifs en biotechnologie.
Histoire ancienne
Selon Access Excellence, les scientifiques Werner Arbor et Stewart Linn ont identifié deux enzymes qui empêchent la croissance des virus chez E. coli dans les années 1960. Ils ont découvert que l'une des enzymes, appelée « nucléase de restriction », coupait l'ADN à divers points le long du brin d'ADN. Cependant, cette enzyme a coupé la molécule à des endroits aléatoires. Les biotechnologistes avaient besoin d'un outil capable de couper l'ADN sur des sites ciblés de manière cohérente.
Découverte révolutionnaire
En 1968, H.O. Smith, K.W. Wilcox et T.J. Kelley a isolé la première enzyme de restriction, la HindII, qui tranché à plusieurs reprises des molécules d'ADN à un endroit spécifique - le centre de la séquence - à Johns Hopkins Université. Plus de 900 enzymes de restriction ont été identifiées parmi 230 souches de bactéries depuis lors, selon Access Excellence.
Cartographier l'ADN
Les génomes d'ADN peuvent être cartographiés grâce à l'utilisation d'enzymes de restriction, selon la Medicine Encyclopedia. En déterminant l'ordre des points d'enzymes de restriction dans le génome, c'est-à-dire les emplacements où l'enzyme se fixera, les scientifiques peuvent analyser l'ADN. Cette technique, connue sous le nom de polymorphisme de longueur de fragment de restriction, peut être utile pour le typage de l'ADN, en particulier lorsque l'identité d'un fragment d'ADN provenant d'une scène de crime doit être vérifiée.
Génération d'ADN recombinant
L'utilisation d'enzymes de restriction est critique dans la génération d'ADN recombinant, qui est le tricotage de fragments d'ADN provenant de deux organismes non apparentés. Dans la plupart des cas, un plasmide (ADN bactérien) est associé à un gène d'un deuxième organisme. Au cours du processus, les enzymes de restriction digèrent ou coupent l'ADN de la bactérie et de l'autre organisme, ce qui donne des fragments d'ADN avec des extrémités compatibles, rapporte la Medicine Encyclopedia. Ces extrémités sont ensuite collées ensemble grâce à l'utilisation d'une autre enzyme ou ligase.
Types d'enzymes de restriction
Selon l'Université de Strathclyde à Glasgow, il existe trois principaux types d'enzymes de restriction. Le type I distingue une séquence particulière le long de la molécule d'ADN mais ne coupe qu'un seul brin de la double hélice. De plus, il émet des nucléotides sur le site de la coupure. Une autre enzyme doit suivre pour couper le deuxième brin d'ADN. Le type II reconnaît une séquence particulière et coupe les deux brins d'ADN à proximité ou à l'intérieur du site ciblé. Le type III coupera les deux brins d'ADN à une distance prédéterminée du site de reconnaissance.