Dalla scoperta degli enzimi di restrizione, il campo della biologia molecolare è rapidamente progredito grazie alla capacità unica di queste proteine ​​di scindere il DNA in un modo specifico. Questi semplici enzimi hanno avuto un profondo effetto sulla ricerca in tutto il mondo; Abbastanza stranamente, abbiamo batteri da ringraziare per questo dono scientifico.

Proprietà e tipi di enzimi di restrizione

Enzimi di restrizione, chiamati anche endonucleasi di restrizione, legano al DNA e scindono il doppio filamento, formando pezzi più piccoli di DNA. Esistono tre tipi di enzimi di restrizione; Gli enzimi di restrizione di tipo I riconoscono una sequenza di DNA e tagliano il filo a caso più di mille paia di basi lontano dal sito. Gli enzimi di restrizione di tipo II, i più utili per i laboratori di biologia molecolare, riconoscono e tagliano il filamento di DNA in modo prevedibile in una sequenza specifica che di solito è lunga meno di dieci coppie di basi. Gli enzimi di restrizione di Tipo III sono simili al Tipo I, ma questi tagliano il DNA di circa trenta coppie di basi dalla sequenza di riconoscimento.

Fonti

Le specie batteriche sono la principale fonte di enzimi di restrizione commerciale. Questi enzimi servono a difendere le cellule batteriche dall'invasione di DNA estraneo, come sequenze di acido nucleico utilizzate dai virus per replicarsi all'interno di una cellula ospite. Fondamentalmente, l'enzima taglierà il DNA in pezzi molto più piccoli che rappresentano un piccolo pericolo per la cellula. Gli enzimi prendono il nome dalla specie e dal ceppo di batteri che lo producono. Per esempio, il primo enzima di restrizione estratto dal ceppo di Escherichia coli RY13 è chiamato EcoRI, e il quinto enzima estratto dalla stessa specie è chiamato EcoRV.

Convenienza di laboratorio

L'uso della restrizione di tipo II Gli enzimi sono quasi universali nei laboratori di tutto il mondo. Le molecole di DNA sono estremamente lunghe e difficili da gestire correttamente, specialmente se un ricercatore è interessato solo a uno o due geni. Gli enzimi di restrizione consentono allo scienziato di tagliare in modo affidabile il DNA in porzioni molto più piccole. Questa capacità di manipolare il DNA ha permesso il progresso della mappatura delle restrizioni e della clonazione molecolare.

Mappatura delle restrizione

In un ambiente di laboratorio, sapere esattamente dove si trovano certi siti di restrizione su un filamento di DNA è estremamente utile e conveniente. Se la sequenza del DNA è nota, la mappatura delle restrizione può essere eseguita dal computer, che può mappare rapidamente tutte le possibili sequenze di riconoscimento degli enzimi di restrizione. Se la sequenza del DNA non è nota, un ricercatore può ancora creare una mappa generale utilizzando enzimi diversi da soli e in combinazione con altri enzimi per scindere la molecola. Utilizzando il ragionamento deduttivo, è possibile creare la mappa di restrizione generale. La disponibilità di una mappa di restrizione è fondamentale quando si clonano i geni.

Clonazione molecolare

La clonazione molecolare è una tecnica di laboratorio in cui un gene viene tagliato da una molecola di DNA bersaglio, di solito estratta da un organismo, enzimi di restrizione. Successivamente, il gene viene inserito in una molecola chiamata vettore, che di solito sono piccoli pezzi di DNA circolare chiamati plasmidi che sono stati modificati per trasportare diverse sequenze target di enzimi di restrizione. Il vettore è clivato aperto dagli enzimi di restrizione e quindi il gene viene inserito nel DNA circolare. Un enzima chiamato DNA ligasi può quindi riformare il cerchio per includere il gene bersaglio. Una volta che il gene è "clonato" in questo modo, il vettore può essere inserito in una cellula batterica in modo che il gene possa produrre proteine.