A indústria de biotecnologia emprega enzimas de restrição para mapear o DNA, bem como cortá-lo e emendá-lo para uso em engenharia genética. Encontrada nas bactérias, uma enzima de restrição reconhece e se liga a uma sequência de DNA específica e, em seguida, rompe a estrutura da dupla hélice. As extremidades irregulares ou “pegajosas” que resultam do corte são reunidas pela enzima ligase, relata o Dolan DNA Learning Center. As enzimas de restrição levaram a um progresso significativo na biotecnologia.
História antiga
De acordo com o Access Excellence, os cientistas Werner Arbor e Stewart Linn identificaram duas enzimas que impediram o crescimento de vírus em E. bactéria coli na década de 1960. Eles descobriram que uma das enzimas, chamada de “nuclease de restrição”, cortava o DNA em diversos pontos ao longo do comprimento da fita de DNA. No entanto, essa enzima cortou a molécula em locais aleatórios. Os biotecnologistas precisavam de uma ferramenta que pudesse cortar o DNA em locais selecionados de maneira consistente.
Descoberta revolucionária
Em 1968, H.O. Smith, K.W. Wilcox e T.J. Kelley isolou a primeira enzima de restrição, a HindII, que repetidamente fatiado moléculas de DNA em um local específico - o centro da sequência - na Johns Hopkins Universidade. Mais de 900 enzimas de restrição foram identificadas entre 230 cepas de bactérias desde então, de acordo com o Access Excellence.
Mapeamento de DNA
Os genomas de DNA podem ser mapeados por meio do uso de enzimas de restrição, de acordo com a Medicine Encyclopedia. Ao verificar a ordem dos pontos das enzimas de restrição no genoma - ou seja, os locais onde a enzima se liga - os cientistas podem analisar o DNA. Esta técnica, conhecida como polimorfismo de comprimento de fragmento de restrição, pode ser útil na tipagem de DNA, particularmente quando a identidade de um fragmento de DNA de uma cena de crime precisa ser verificada.
Gerando DNA Recombinante
O uso de enzimas de restrição é crítico na geração de DNA recombinante, que é a união de fragmentos de DNA de dois organismos não relacionados. Na maioria dos casos, um plasmídeo (DNA bacteriano) é combinado com um gene de um segundo organismo. Durante o processo, as enzimas de restrição irão digerir ou cortar o DNA da bactéria e do outro organismo, resultando em fragmentos de DNA com extremidades compatíveis, relata a Medicine Encyclopedia. Essas extremidades são então coladas através do uso de outra enzima ou ligase.
Tipos de enzimas de restrição
De acordo com a University of Strathclyde em Glasgow, existem três tipos principais de enzimas de restrição. O tipo I distingue uma sequência particular ao longo da molécula de DNA, mas separa apenas uma fita da dupla hélice. Além disso, ele emite nucleotídeos no local do corte. Outra enzima deve seguir para cortar a segunda fita de DNA. O tipo II reconhece uma sequência particular e corta ambas as fitas de DNA próximas ou dentro do local alvo. O tipo III cortará as duas fitas de DNA a uma distância predeterminada do local de reconhecimento.