Cosa sono gli enzimi di restrizione?

Gli enzimi di restrizione sono enzimi che riconoscono particolari sequenze di DNA e le scindono, separando un filamento di DNA in due ovunque trovino le sequenze che sono state codificate per riconoscerle. Esistono numerose applicazioni per gli enzimi di restrizione, forse in particolare nella tecnologia del DNA ricombinante che consente agli scienziati di manipolare le informazioni genetiche. Il DNA ricombinante viene utilizzato per tutto, dallo sviluppo di prodotti terapeutici come l'insulina per trattamenti medici alla modifica delle colture.

Questi enzimi sono isolati dai batteri. Nei batteri, proteggono l'organismo dal DNA estraneo tagliando il DNA quando viene riconosciuto dal corpo del batterio. I batteri usano una tecnica chiamata modifica della restrizione per proteggersi dai loro enzimi di restrizione, assicurando che gli enzimi non attivino il DNA del batterio stesso. Come meccanismo di autodifesa, gli enzimi di restrizione sono eccellenti, impedendo la replicazione del DNA estraneo nel corpo frammentandolo.

Sono stati scoperti numerosi enzimi di restrizione e altri vengono costantemente scoperti in un processo noto come mappatura degli enzimi di restrizione. Diversi laboratori producono enzimi di restrizione da vendere ai ricercatori e ad altri laboratori. Ogni enzima di restrizione è stato codificato per rispondere a una particolare sequenza di nucleotidi e la sequenza è di solito un palindromo, leggendo lo stesso avanti e indietro. Quando un enzima di restrizione trova la sequenza che riconosce, attraversa entrambi i filamenti della struttura a doppia elica del DNA, separandolo. Creerà anche più frammenti se identifica più di una copia della sequenza che conosce.

Alcuni enzimi di restrizione tagliano direttamente attraverso la doppia elica, creando quelli che sono noti come estremità smussate. Altri tagliano in punti diversi su altri lati, facendo un taglio frastagliato chiamato "estremità appiccicose". In entrambi i casi, un enzima noto come ligasi del DNA può essere usato per unire un pezzo di DNA al DNA reciso, purché i due le porzioni hanno fini complementari. Questa tecnica può essere usata per inserire il nuovo DNA in un genoma e per manipolare un genoma, un po 'come mettere insieme i pezzi di due puzzle diversi.

In alcuni casi, un enzima di restrizione è codificato per quello che è noto come riconoscimento non ambiguo, il che significa che riconosce solo sequenze molto specifiche. Altri sono codificati per il riconoscimento ambiguo, alla ricerca di sequenze in cui specifici nucleotidi racchiudono qualsiasi nucleotide. Utilizzando enzimi di restrizione noti, i ricercatori possono selezionare selettivamente un campione di DNA in frammenti noti come frammenti di restrizione.