Sursa enzimelor de restricție

De la descoperirea enzimelor de restricție, domeniul biologiei moleculare a avansat rapid datorită capacității unice a acestor proteine ​​de a cliva ADN-ul într-un mod specific. Aceste enzime simple au avut un efect profund asupra cercetărilor din întreaga lume; în mod ciudat, avem bacterii de mulțumit pentru acest dar științific.

Enzimele de restricție, numite și endonucleaze de restricție, se leagă de ADN și scindează catena dublă, formând bucăți mai mici de ADN. Există trei tipuri de enzime de restricție; Enzimele de restricție de tip I recunosc o secvență de ADN și taie catena în mod aleatoriu la mai mult de o mie de perechi de baze distanță de sit. Enzimele de restricție de tip II, cele mai utile pentru laboratoarele de biologie moleculară, recunosc și taie catena ADN în mod previzibil la o secvență specifică care este de obicei mai mică de zece perechi de baze. Enzimele de restricție de tip III sunt similare cu tipul I, dar acestea taie ADN-ul aproximativ treizeci de perechi de baze din secvența de recunoaștere.

Speciile bacteriene sunt principala sursă de enzime comerciale de restricție. Aceste enzime servesc la apărarea celulelor bacteriene de invazia ADN-ului străin, cum ar fi secvențele de acid nucleic utilizate de viruși pentru a se replica în interiorul unei celule gazdă. Practic, enzima va tăia ADN-ul în bucăți mult mai mici, care prezintă un pericol mic pentru celulă. Enzimele sunt numite pentru specia și tulpina bacteriilor care o produc. De exemplu, prima enzimă de restricție extrasă din tulpina Escherichia coli RY13 se numește EcoRI, iar a cincea enzimă extrasă din aceeași specie se numește EcoRV.

Utilizarea enzimelor de restricție de tip II este aproape universală în laboratoarele din întreaga lume. Moleculele de ADN sunt extrem de lungi și dificil de gestionat corect, mai ales dacă un cercetător este interesat doar de una sau două gene. Enzimele de restricție permit omului de știință să taie în mod fiabil ADN-ul în porțiuni mult mai mici. Această abilitate de a manipula ADN-ul a permis avansarea cartografierii de restricție și a clonării moleculare.

Într-un cadru de laborator, cunoașterea exactă a anumitor situri de restricție pe o catenă de ADN este extrem de utilă și convenabilă. Dacă secvența ADN este cunoscută, cartarea de restricție poate fi realizată de computer, care poate mapa rapid toate secvențele posibile de recunoaștere a enzimelor de restricție. Dacă secvența ADN nu este cunoscută, un cercetător poate crea în continuare o hartă generală utilizând diferite enzime de la sine și împreună cu alte enzime pentru a scinda molecula. Folosind raționamentul deductiv, se poate crea harta de restricții generale. Având o hartă de restricție disponibilă este esențială atunci când clonează gene.

Clonarea moleculară este o tehnică de laborator în care o genă este tăiată dintr-o moleculă de ADN țintă, de obicei extrasă dintr-un organism, prin enzime de restricție. Apoi, gena este inserată într-o moleculă numită vector, care sunt de obicei mici bucăți de ADN circular numit plasmide care au fost modificate pentru a transporta mai multe enzime țintă de restricție secvențe. Vectorul este clivat deschis de enzime de restricție și apoi gena este inserată în ADN-ul circular. O enzimă numită ADN ligază poate apoi reforma cercul pentru a include gena țintă. Odată ce gena este „clonată” în așa fel, vectorul poate fi introdus într-o celulă bacteriană, astfel încât gena să poată produce proteine.