Depuis la découverte des enzymes de restriction, le domaine de la biologie moléculaire a rapidement progressé en raison de la capacité unique de ces protéines à cliver l'ADN d'une manière spécifique. Ces enzymes simples ont eu un effet profond sur la recherche dans le monde entier; curieusement, nous avons des bactéries à remercier pour ce cadeau scientifique.

Propriétés et types d'enzymes de restriction

Les enzymes de restriction, également appelées endonucléases de restriction, se lient à l'ADN et clivent le double brin, formant des morceaux plus petits d'ADN. Il y a trois types d'enzymes de restriction; Les enzymes de restriction de type I reconnaissent une séquence d'ADN et coupent le brin de manière aléatoire à plus de mille paires de bases du site. Les enzymes de restriction de type II, les plus utiles pour les laboratoires de biologie moléculaire, reconnaissent et coupent le brin d'ADN de manière prévisible à une séquence spécifique qui a habituellement une longueur inférieure à dix paires de bases. Les enzymes de restriction de type III sont similaires au type I, mais elles coupent l'ADN d'environ trente paires de bases de la séquence de reconnaissance. Les espèces bactériennes sont la principale source d'enzymes de restriction commerciales. Ces enzymes servent à défendre les cellules bactériennes contre l'invasion par l'ADN étranger, telles que les séquences d'acide nucléique utilisées par les virus pour se répliquer à l'intérieur d'une cellule hôte. Fondamentalement, l'enzyme va couper l'ADN en morceaux beaucoup plus petits qui posent peu de danger pour la cellule. Les enzymes sont nommés pour l'espèce et la souche de bactéries qui le produit. Par exemple, la première enzyme de restriction extraite de la souche RY13 d'Escherichia coli est appelée EcoRI, et la cinquième enzyme extraite de la même espèce est appelée EcoRV.

Commodité de laboratoire

L'utilisation de restriction de type II Les enzymes sont presque universelles dans les laboratoires du monde entier. Les molécules d'ADN sont extrêmement longues et difficiles à gérer correctement, surtout si un chercheur ne s'intéresse qu'à un ou deux gènes. Les enzymes de restriction permettent au scientifique de couper de manière fiable l'ADN en portions beaucoup plus petites. Cette capacité à manipuler l'ADN a permis la progression de la cartographie de restriction et du clonage moléculaire.

Restriction Mapping

Dans un laboratoire, savoir exactement où certains sites de restriction sont sur un brin d'ADN est extrêmement utile et pratique. Si la séquence d'ADN est connue, la cartographie de restriction peut être réalisée par ordinateur, ce qui permet de cartographier rapidement toutes les séquences de reconnaissance d'enzymes de restriction possibles. Si la séquence d'ADN n'est pas connue, un chercheur peut toujours créer une carte générale en utilisant différentes enzymes par elles-mêmes et en conjonction avec d'autres enzymes pour cliver la molécule. En utilisant un raisonnement déductif, la carte de restriction générale peut être créée. Avoir une carte de restriction disponible est critique lors du clonage de gènes.

Clonage moléculaire

Le clonage moléculaire est une technique de laboratoire dans laquelle un gène est coupé à partir d'une molécule d'ADN cible, habituellement extraite d'un organisme, par les enzymes de restriction. Ensuite, le gène est inséré dans une molécule appelée un vecteur, qui sont habituellement de petits fragments d'ADN circulaire appelés plasmides qui ont été modifiés pour porter plusieurs séquences cibles d'enzymes de restriction. Le vecteur est clivé par des enzymes de restriction, puis le gène est inséré dans l'ADN circulaire. Une enzyme appelée ADN ligase peut ensuite reformer le cercle pour inclure le gène cible. Une fois le gène «cloné» de cette manière, le vecteur peut être inséré dans une cellule bactérienne afin que le gène puisse produire une protéine.