As enzimas de restrição são enzimas que cortam o DNA. Aqui você aprenderá exatamente como eles funcionam e como podem ser usados na engenharia genética ! Você gostaria que o assunto fosse explicado ainda mais rápido? Então assista o vídeo aqui!Índice
Enzimas de restrição simplesmente explicadas
Uma enzima de restrição é uma enzima que pode reconhecer e cortar certas sequências de DNA. Você também pode pensar nisso como uma tesoura molecular que corta o DNA de uma maneira muito direcionada. Outro nome é endonuclease de restrição porque as enzimas clivam ligações no DNA (= ácido nucleico). As enzimas de restrição servem como um sistema de defesa natural em bactérias contra vírus que atacam. No entanto, o uso artificial na clonagem no campo da engenharia genética também desempenha um papel importante.
Definição da enzima de restrição
Enzimas de restrição (também endonucleases de restrição) são enzimas que reconhecem e cortam sequências de DNA muito especificamente. São ferramentas importantes em biologia molecular.
Importância das enzimas de restrição
As enzimas de restrição são importantes quando se trata de cortar o DNA. Isso significa que eles podem cortar a fita dupla de DNA exatamente entre dois pares de bases. Eles são caracterizados pelo fato de funcionarem muito especificamente. A interface é determinada usando uma sequência de reconhecimento. As nucleases reconhecem sequências com 4-8 pares de bases de comprimento e muitas vezes têm a chamada sequência palindrômica . Um palíndromo é uma palavra que lê o mesmo para frente e para trás, como Otto. No que diz respeito à fita dupla de DNA, ambas as fitas são iguais quando lidas na mesma direção (por exemplo, direção 5′). Você pode ver exatamente como é isso aqui:
 | 5′-GOATTC-3′ | |
| 3′-CTTAAG-5′ |  |
A precisão das enzimas é usada na engenharia genética. Por exemplo, durante a clonagem , as sequências de DNA podem ser cortadas e reagrupadas de maneira direcionada. Nas bactérias ( procariontes ), as enzimas de restrição servem para se defender contra vírus (bacteriófagos). Você pode imaginá-lo semelhante ao sistema imunológico de nós humanos. O DNA estranho é reconhecido e decomposto diretamente pelas nucleases. É importante que as bactérias possam distinguir entre seu próprio DNA e DNA estranho. Eles fazem isso metilando seu próprio DNA. Você pode pensar nisso como uma espécie de marcação na fita de DNA.
Classificação de enzimas de restrição
Você pode dividir as enzimas de restrição em quatro grupos diferentes com base em suas propriedades. A divisão em tipos I-IV depende da estrutura e função das respectivas enzimas. Por exemplo, a definição da interface com base na sequência de reconhecimento é diferente. Uma das enzimas do tipo II mais conhecidas é a EcoRI da bactéria E. coli.
Tipo I
As enzimas de restrição do tipo I cortam o DNA aleatoriamente, longe de suas sequências de reconhecimento. Você pode pensar nelas como enzimas complexas com múltiplas subunidades. Para funcionar, eles precisam de energia na forma de ATP . Além da restrição, eles também podem aceitar modificações. Nesse caso, isso significa que eles podem transferir grupos metil.
Tipo II
As endonucleases do tipo II cortam o DNA próximo ou dentro de sua sequência de reconhecimento. Assim, você receberá aqui produtos de corte definidos com precisão. No processo, sequências palindrômicas com até oito pares de bases são cortadas. O tipo II não requer um fornecimento de energia para isso. É a classe mais comum e a única atualmente usada no laboratório. Suas áreas de aplicação são principalmente na engenharia genética (clonagem) ou na pesquisa epigenética para identificar doenças específicas.
Tipo III
Como o tipo I, as enzimas de restrição do tipo III são enzimas de combinação com função de restrição e modificação . Eles cortam o DNA a cerca de 20-25 pares de bases da sequência de reconhecimento e também precisam de ATP para isso. A sequência de reconhecimento deve ocorrer duas vezes e ser orientada em direções opostas.
Tipo IV
As enzimas de restrição do tipo IV apenas cortam o DNA modificado (por exemplo, metilado). Até agora, as enzimas deste grupo foram encontradas principalmente na bactéria E. coli.
Exemplo EcoRI
Uma das enzimas de restrição do tipo II mais conhecidas é a EcoRI . O nome pode soar um pouco incomum para você, mas é fácil de explicar. Os nomes indicam a origem das enzimas. As três primeiras letras representam o tipo: Eco representa a bactéria Escherichia coli. Ele é seguido por uma letra para a cepa, ou seja, R. O numeral romano no final informa que é a primeira enzima encontrada em E. coli.
Enzimas de restrição em engenharia genética
As enzimas de restrição têm uma ampla gama de usos como ferramentas moleculares na engenharia genética. Eles são mais comumente usados para clonagem de DNA (Tipo II). Você pode imaginar isso como a duplicação idêntica de sequências de DNA. Para fazer isso, pedaços de DNA são primeiro construídos em um plasmídeo . Um plasmídeo é uma molécula de DNA circular que serve de vetor para transporte, por exemplo, em bactérias. Para que a integração funcione, é importante que o plasmídeo e o DNA a ser integrado (= insert ) sejam cortados com a mesma enzima de restrição. Isso é o que você chama de digestão de restrição. Para fazer isso, você mistura a sequência de DNA a ser cortada com a enzima de restrição em uma solução tampão apropriada. Assim, o DNA é cortado na sequência de reconhecimento. O pedaço de DNA utilizado pode, por exemplo, vir diretamente de um genoma ou ser produto de uma PCR . Dependendo de como a enzima é cortada, são produzidas extremidades pegajosas ou extremidades rombas . As pontas pegajosas são cortadas de forma escalonada para criar pontas sobrepostas com bases complementares. Pontas sem corte são criadas por cortes retos.
Na segunda etapa, você pode colar diferentes extremidades que foram cortadas com a mesma enzima de volta com ligases (= ligação ). É assim que você obtém seu plasmídeo com a seção de DNA adicional (= insert ).
As análises de restrição também podem ser realizadas usando digests de restrição . Com isso você quer dizer a caracterização do DNA por meio de clivagem direcionada. Os fragmentos criados durante a digestão são separados por tamanho usando eletroforese em gel . Por exemplo, você pode tirar conclusões sobre o tamanho e a estrutura dos plasmídeos ou a posição das interfaces. Com base no comprimento do fragmento, é possível distinguir geneticamente espécies animais ou vírus uns dos outros.