Industria biotehnologiei folosește enzime de restricție pentru cartografierea ADN-ului, precum și tăierea și îmbinarea acestuia pentru utilizare în ingineria genetică. Găsită în bacterii, o enzimă de restricție recunoaște și se atașează la o anumită secvență de ADN, apoi separă coloana vertebrală a helixului dublu. Capetele neuniforme sau „lipicioase” care rezultă din tăietură sunt reunite de enzima ligază, relatează Dolan DNA Learning Center. Enzimele de restricție au dus la progrese semnificative în biotehnologie.
Istoria timpurie
Potrivit Access Excellence, oamenii de știință Werner Arbor și Stewart Linn au identificat două enzime care au împiedicat dezvoltarea virusurilor în E. bacterii coli în anii 1960. Au descoperit că una dintre enzime, numită „nuclează de restricție”, a tăiat ADN-ul în diferite puncte de-a lungul lungimii firului de ADN. Cu toate acestea, această enzimă a rupt molecula în locuri aleatorii. Biotehnologii aveau nevoie de un instrument care să poată tăia ADN-ul la locurile vizate într-un mod consecvent.
Descoperire descoperitoare
În 1968, H.O. Smith, K.W. Wilcox și T.J. Kelley a izolat prima enzimă de restricție, HindII, care tăiate în mod repetat molecule de ADN într-o anumită locație - centrul secvenței - la Johns Hopkins Universitate. Peste 900 de enzime de restricție au fost identificate din 230 de tulpini de bacterii de atunci, conform Access Excellence.
Cartografierea ADN-ului
Genomurile ADN pot fi cartografiate prin utilizarea enzimelor de restricție, potrivit Medicine Encyclopedia. Prin constatarea ordinii punctelor enzimei de restricție din genom - adică locațiile în care enzima se va atașa - oamenii de știință pot analiza ADN-ul. Această tehnică, cunoscută sub numele de Restriction Fragment Length Polymorphism, poate fi utilă în tipizarea ADN-ului, în special atunci când trebuie verificată identitatea unui fragment de ADN de la locul crimei.
Generarea ADN-ului recombinant
Utilizarea enzimelor de restricție este esențială în generarea de ADN recombinant, care este unirea fragmentelor de ADN de la două organisme fără legătură. În majoritatea cazurilor, o plasmidă (ADN bacterian) este combinată cu o genă dintr-un al doilea organism. În timpul procesului, enzimele de restricție vor digera sau tăia ADN-ul atât din bacterii, cât și din celălalt organism, rezultând fragmente de ADN cu capete compatibile, relatează Enciclopedia Medicinii. Aceste capete sunt apoi lipite împreună folosind o altă enzimă sau ligază.
Tipuri de enzime de restricție
Potrivit Universității Strathclyde din Glasgow, există trei tipuri principale de enzime de restricție. Tipul I distinge o anumită secvență de-a lungul moleculei de ADN, dar separă doar o singură catena a dublei spirale. De asemenea, emite nucleotide la locul tăieturii. O altă enzimă trebuie să urmeze pentru a tăia a doua catenă de ADN. Tipul II recunoaște o anumită secvență și feliază ambele fire de ADN aproape sau în interiorul situsului vizat. Tipul III va tăia cele două fire de ADN la o distanță prestabilită de locul de recunoaștere.