Os cientistas precisam manipular o DNA para identificar genes, estudar e entender como as células funcionam e produzem proteínas de importância médica ou comercial. Entre as ferramentas mais importantes para manipular o DNA estão as enzimas de restrição - enzimas que cortam o DNA em locais específicos. Ao incubar o DNA junto com enzimas de restrição, os cientistas podem cortá-lo em pedaços que mais tarde podem ser "unidos" com outros segmentos de DNA.
Origens
As enzimas de restrição são encontradas nas bactérias, que as utilizam como arma contra os bacteriófagos, vírus que infectam as bactérias. Quando o DNA viral entra na célula, as enzimas de restrição o picam em pedaços. Essas bactérias normalmente também possuem outras enzimas que fazem modificações químicas em locais específicos de seu DNA; essas modificações protegem o DNA bacteriano de ser picado pela enzima de restrição.
As enzimas de restrição são geralmente nomeadas após a bactéria da qual foram isoladas. HindII e HindIII, por exemplo, são de uma espécie chamada Haemophilus influenzae.
Sequências de Reconhecimento
Cada enzima de restrição tem uma forma altamente específica, de modo que só pode aderir a certas sequências de letras no código do DNA. Se sua "sequência de reconhecimento" estiver presente, ele será capaz de aderir ao DNA e fazer um corte nesse ponto. A enzima de restrição Sac I, por exemplo, tem a sequência de reconhecimento GAGCTC, então ela fará um corte em qualquer lugar em que essa sequência aparecer. Se essa sequência aparecer em dezenas de lugares diferentes no genoma, ela fará um corte em dezenas de lugares diferentes.
Especificidade
Algumas sequências de reconhecimento são mais específicas do que outras. A enzima HinfI, por exemplo, fará um corte em qualquer sequência que comece com GA e termine com TC e tenha uma outra letra no meio. Sac I, ao contrário, cortará apenas a sequência GAGCTC.
O DNA é de fita dupla. Algumas enzimas de restrição fazem um corte reto que deixa dois pedaços de DNA de fita dupla com extremidades cegas. Outras enzimas fazem cortes "inclinados" que deixam cada pedaço de DNA com uma ponta curta de fita simples.
Splicing
Se você pegar dois pedaços de DNA com extremidades adesivas correspondentes e incubá-los com outra enzima chamada ligase, poderá fundi-los ou emendá-los. Essa técnica é muito importante para os biólogos moleculares porque eles geralmente precisam pegar DNA e inseri-lo nas bactérias para fazer proteínas como a insulina, que têm usos médicos. Se cortarem o DNA de uma amostra e um pedaço de DNA bacteriano com a mesma enzima de restrição, ambos os O DNA e a amostra de DNA terão agora extremidades adesivas correspondentes, e o biólogo pode usar ligase para uni-los.