Les scientifiques doivent manipuler l'ADN pour identifier les gènes, étudier et comprendre comment les cellules fonctionnent et produire des protéines ayant une importance médicale ou commerciale. Parmi les outils les plus importants pour la manipulation de l'ADN, citons les enzymes de restriction - des enzymes qui coupent l'ADN à des endroits spécifiques. En incubant l'ADN avec des enzymes de restriction, les scientifiques peuvent le découper en morceaux qui peuvent ensuite être "épissés" avec d'autres segments d'ADN.

Origines

Les enzymes de restriction sont présentes dans les bactéries qui les utilisent comme une arme contre les bactériophages, les virus qui infectent les bactéries. Lorsque l'ADN viral pénètre dans la cellule, les enzymes de restriction le découpent en morceaux. Ces bactéries ont généralement également d'autres enzymes qui apportent des modifications chimiques à des sites spécifiques sur leur ADN; ces modifications protègent l'ADN bactérien contre l'enzyme de restriction.

Les enzymes de restriction portent généralement le nom de la bactérie à partir de laquelle elles ont été isolées. HindII et HindIII, par exemple, proviennent d'une espèce appelée Haemophilus influenzae.

Séquences de reconnaissance

Chaque enzyme de restriction a une forme très spécifique, donc elle ne peut coller qu'à certaines séquences de lettres dans le Code ADN. Si sa "séquence de reconnaissance" est présente, il sera capable de coller à l'ADN et de faire une coupe à ce moment-là. L'enzyme de restriction Sac I, par exemple, a la séquence de reconnaissance GAGCTC, donc elle fera une coupe partout où cette séquence apparaît. Si cette séquence apparaît dans des dizaines d'endroits différents dans le génome, elle fera une coupe dans des douzaines d'endroits différents.

Spécificité

Certaines séquences de reconnaissance sont plus spécifiques que d'autres. L'enzyme HinfI, par exemple, fera une coupe dans n'importe quelle séquence qui commence par GA et se termine par TC et a une autre lettre au milieu. Sac I, au contraire, ne fera que couper la séquence GAGCTC.

L'ADN est double brin. Certaines enzymes de restriction forment une coupe droite qui laisse deux fragments d'ADN double brin aux extrémités émoussées. D'autres enzymes réalisent des coupes «inclinées» qui laissent chaque morceau d'ADN avec une courte extrémité simple brin.

Épissage

Si vous prenez deux morceaux d'ADN avec des extrémités collantes assorties et les couvrez avec un autre enzyme appelée ligase, vous pouvez les fusionner ou les épisser ensemble. Cette technique est très importante pour les biologistes moléculaires car ils ont souvent besoin de prendre de l'ADN et de l'insérer dans des bactéries pour fabriquer des protéines comme l'insuline qui ont un usage médical. S'ils coupent l'ADN d'un échantillon et d'un fragment d'ADN bactérien avec la même enzyme de restriction, l'ADN bactérien et l'ADN de l'échantillon auront tous deux des extrémités cohésives correspondantes, et le biologiste pourra utiliser la ligase pour les épisser.