Fonte de enzimas de restrição

Desde a descoberta das enzimas de restrição, o campo da biologia molecular avançou rapidamente devido à capacidade única dessas proteínas de clivar o DNA de uma maneira específica. Essas enzimas simples tiveram um efeito profundo na pesquisa em todo o mundo; curiosamente, devemos agradecer às bactérias por esse dom científico.

As enzimas de restrição, também chamadas de endonucleases de restrição, ligam-se ao DNA e clivam a fita dupla, formando pedaços menores de DNA. Existem três tipos de enzimas de restrição; As enzimas de restrição do tipo I reconhecem uma sequência de DNA e cortam a fita aleatoriamente a mais de mil pares de bases do local. As enzimas de restrição do tipo II, as mais úteis para laboratórios de biologia molecular, reconhecem e cortam a fita de DNA de maneira previsível em uma sequência específica que geralmente tem menos de dez pares de bases de comprimento. As enzimas de restrição do tipo III são semelhantes às do tipo I, mas cortam o DNA de cerca de trinta pares de bases da sequência de reconhecimento.

As espécies bacterianas são a principal fonte de enzimas de restrição comerciais. Essas enzimas servem para defender as células bacterianas da invasão de DNA estranho, como as sequências de ácido nucleico usadas por vírus para se replicar dentro de uma célula hospedeira. Basicamente, a enzima corta o DNA em pedaços muito menores que representam pouco perigo para a célula. As enzimas são nomeadas de acordo com as espécies e cepas de bactérias que as produzem. Por exemplo, a primeira enzima de restrição extraída da cepa RY13 de Escherichia coli é chamada EcoRI, e a quinta enzima extraída da mesma espécie é chamada EcoRV.

O uso de enzimas de restrição do Tipo II é quase universal em laboratórios de todo o mundo. As moléculas de DNA são extremamente longas e difíceis de gerenciar adequadamente, especialmente se um pesquisador está interessado apenas em um ou dois genes. As enzimas de restrição permitem que o cientista corte o DNA em porções muito menores de forma confiável. Essa capacidade de manipular o DNA permitiu o avanço do mapeamento de restrição e clonagem molecular.

Em um ambiente de laboratório, saber exatamente onde certos locais de restrição estão em uma fita de DNA é extremamente útil e conveniente. Se a sequência de DNA for conhecida, o mapeamento de restrição pode ser feito por computador, que pode mapear rapidamente todas as sequências de reconhecimento de enzimas de restrição possíveis. Se a sequência de DNA não for conhecida, um pesquisador ainda pode criar um mapa geral usando diferentes enzimas sozinhas e em conjunto com outras enzimas para clivar a molécula. Usando o raciocínio dedutivo, o mapa de restrição geral pode ser criado. Ter um mapa de restrição disponível é crítico ao clonar genes.

A clonagem molecular é uma técnica de laboratório em que um gene é cortado de uma molécula de DNA alvo, geralmente extraída de um organismo, por enzimas de restrição. Em seguida, o gene é inserido em uma molécula chamada vetor, que geralmente são pequenos pedaços de DNA circular denominado plasmídeos que foram modificados para transportar vários alvos de enzimas de restrição sequências. O vetor é clivado por enzimas de restrição e, em seguida, o gene é inserido no DNA circular. Uma enzima chamada DNA ligase pode então reformar o círculo para incluir o gene alvo. Uma vez que o gene é 'clonado' dessa forma, o vetor pode ser inserido em uma célula bacteriana para que o gene possa produzir a proteína.