Gli scienziati devono manipolare il DNA per identificare i geni, studiare e capire come funzionano le cellule e produrre proteine ​​che hanno importanza medica o commerciale. Tra gli strumenti più importanti per la manipolazione del DNA vi sono gli enzimi di restrizione: enzimi che tagliano il DNA in punti specifici. Incubando il DNA insieme agli enzimi di restrizione, gli scienziati possono tagliarlo in pezzi che possono essere successivamente "spliced" insieme ad altri segmenti di DNA.

Origins

Gli enzimi di restrizione si trovano nei batteri, che li usano come arma contro il batteriofago, virus che infettano i batteri. Quando il DNA virale si fa strada nella cellula, gli enzimi di restrizione lo riducono in pezzi. Questi batteri in genere hanno anche altri enzimi che apportano modifiche chimiche a siti specifici sul loro DNA; queste modificazioni proteggono il DNA batterico dal rischio di essere sminuzzato dall'enzima di restrizione.

Gli enzimi di restrizione prendono generalmente il nome dal batterio dal quale erano isolati. HindII e HindIII, ad esempio, provengono da una specie chiamata Haemophilus influenzae.

Sequenze di riconoscimento

Ogni enzima di restrizione ha una forma altamente specifica, quindi può aderire solo a determinate sequenze di lettere nel Codice del DNA Se la sua "sequenza di riconoscimento" è presente, sarà in grado di aderire al DNA e fare un taglio in quel punto. L'enzima di restrizione Sac I, ad esempio, ha la sequenza di riconoscimento GAGCTC, quindi eseguirà un taglio ovunque questa sequenza apparirà. Se quella sequenza appare in dozzine di punti diversi del genoma, farà un taglio in dozzine di posti diversi.

Specificità

Alcune sequenze di riconoscimento sono più specifiche di altre. L'enzima HinfI, ad esempio, eseguirà un taglio in qualsiasi sequenza che inizia con GA e termina con TC e ha un'altra lettera nel mezzo. Sac I, al contrario, taglierà solo la sequenza GAGCTC.

Il DNA è a doppio filamento. Alcuni enzimi di restrizione effettuano un taglio dritto che lascia due pezzi di DNA a doppio filamento con estremità smussate. Altri enzimi producono tagli "inclinati" che lasciano ciascun pezzo di DNA con una estremità a filamento singolo.

Splicing

Se prendi due pezzi di DNA con estremità adesive corrispondenti e li incubi con un altro enzima chiamato ligasi, si può fondere o unire insieme. Questa tecnica è molto importante per i biologi molecolari perché spesso hanno bisogno di prendere il DNA e inserirlo nei batteri per produrre proteine ​​come l'insulina che hanno usi medici. Se tagliano il DNA da un campione e un pezzo di DNA batterico con lo stesso enzima di restrizione, sia il DNA batterico che il DNA del campione avranno ora estremità appiccicose corrispondenti e il biologo può usare la ligasi per unirli insieme.