Biología

Enzimas de restrição: função e definição

Engenharia genética

As enzimas de restrição podem ter evoluído para combater os vírus invasores.
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O objetivo da engenharia genética é mudar a composição genética de um organismo. Para atingir esse objetivo, os cientistas devem encontrar uma maneira de reorganizar os genes para criar novas combinações de DNA . As enzimas de restrição são uma ferramenta que pode ser usada para atingir esse objetivo.

O que é uma enzima de restrição?

Então, o que é uma enzima de restrição? Uma enzima de restrição é uma enzima que corta o DNA após reconhecer uma seqüência específica de DNA. Você pode pensar nas enzimas de restrição como uma tesoura molecular. Os cientistas podem usar enzimas de restrição para cortar um único gene de um pedaço maior de DNA. As enzimas de restrição evoluíram nas bactérias.

Agora você pode estar pensando: 'Isso parece algo bom demais para ser verdade'. Bem, a natureza não criou essa enzima apenas para que os humanos tivessem uma ferramenta de laboratório para manipular o DNA. As bactérias, como nós, lutam uma batalha constante contra os vírus. Os cientistas acreditam que as enzimas de restrição evoluíram para proteger as bactérias dos vírus invasores.

Ao reconhecer uma sequência no DNA viral e cortar a molécula de DNA, as enzimas de restrição inibem ou restringem infecções virais de bactérias. Vamos ver como as enzimas de restrição alcançam esse objetivo.

Seqüência de Reconhecimento

A enzima de restrição identifica a sequência de reconhecimento e a elimina.
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Uma das principais características de uma enzima de restrição que a torna tão valiosa para os cientistas é o fato de que as enzimas de restrição cortam em ou perto de uma sequência específica de DNA. A sequência de DNA reconhecida por uma enzima de restrição é conhecida como sequência de reconhecimento . Vejamos um exemplo específico para ver como isso funciona.

A enzima de restrição EcoRI reconhece a sequência GAATTC. Sempre que EcoRI vê essa sequência particular de seis nucleotídeos, ela faz um corte no DNA. Lembre-se de que o DNA é sempre lido da extremidade 5 'à extremidade 3' da fita. Se você olhar mais atentamente para o local de reconhecimento, deverá notar que a sequência de reconhecimento é a mesma em ambas as fitas. Se você ler a fita superior da extremidade 5 'à 3', a fita mostra GAATTC. No entanto, se você ler a fita inferior da extremidade 5 'até a extremidade 3', obterá o mesmo resultado: GAATTC.

Sequência Palindrômica

Quando uma sequência de nucleotídeos é a mesma, seja lida para frente ou para trás, é chamada de sequência palíndrômica .

Você pode estar mais familiarizado com palíndromos em uma classe de composição, onde é definido como uma palavra ou frase que tem a mesma leitura em ambas as direções. Um exemplo clássico de frase palíndrômica é: 'Um homem, um plano, um canal, Panamá.'

Vamos considerar brevemente este exemplo. Se você começa com a última letra da frase e segue até a primeira letra, termina com a mesma frase: Um homem, um plano, um canal, Panamá. Observe que, como a sequência de DNA, ler a frase para a frente ou para trás produz o mesmo resultado.

Uma sequência palíndrômica lê o mesmo para a frente e para trás.
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Como funciona?

Ótimo. Então, agora sabemos como uma enzima de restrição determina onde cortar o DNA. Mas, exatamente o que está cortando? Lembre-se de que existem dois tipos de ligações em uma molécula de DNA que podem estar quebrando: ligações covalentes e ligações de hidrogênio. As ligações de hidrogênio mantêm as bases de nucleotídeos complementares juntas. As ligações covalentes entre os grupos açúcar e fosfato mantêm a estrutura do DNA unida.

Se pensarmos na fita de DNA como uma fita de papel a ser cortada por uma tesoura, uma enzima de restrição deveria cortar as ligações de hidrogênio ou covalentes para atingir esse objetivo? 'Cortar' as ligações de hidrogênio seria o equivalente a cortar a fita bem no meio. Isso não vai cortar nosso streamer em pedaços menores. Cortar a fita nessa orientação simplesmente criará duas fitas mais finas do mesmo comprimento.

Por outro lado, cortar ligações covalentes seria o equivalente a cortar o streamer em pedaços menores. A maioria das enzimas de restrição corta uma ligação covalente específica dentro da sequência de reconhecimento. Nosso exemplo de enzima, EcoRI, quebra a ligação covalente entre a guanina e o primeiro nucleotídeo de adenina na sequência de reconhecimento.

Pontas pegajosas

Observe o efeito que a sequência de reconhecimento palíndromo tem sobre os fragmentos de DNA produzidos por uma enzima de restrição. A molécula de DNA não foi cortada ao meio em um único local. As quebras feitas no backbone do DNA são compensadas. Isso significa que o corte da molécula de DNA produziu sequências de DNA de fita simples nas extremidades das fitas resultantes. Essas saliências de fita simples são conhecidas como extremidades adesivas .

Você pode pensar que é um nome peculiar para um pedaço de DNA. A razão pela qual é chamada de extremidade pegajosa é que o DNA de fita simples é menos estável do que o DNA de fita dupla. Isso significa que os nucleotídeos de fita simples tentarão formar ligações de hidrogênio com nucleotídeos complementares para criar uma molécula mais estável.

As saliências da sequência de DNA de fita simples são chamadas de extremidades pegajosas.
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Lembre-se de que G se liga a C e A se liga a T. Esta é outra característica importante que as enzimas de restrição fornecem aos cientistas: especificidade. Como as bases de nucleotídeos só se ligam por hidrogênio ao complemento, as extremidades adesivas apenas se ligam a uma extremidade adesiva complementar. Por exemplo, em nosso exemplo EcoRI, o TTAA será capaz de fazer uma ligação de hidrogênio com o TTAA da fita complementar.

É importante notar que exploramos um exemplo particular de uma enzima de restrição. Nem todas as enzimas de restrição criam extremidades pegajosas ao cortar o DNA, nem sempre cortam dentro da sequência de reconhecimento. Esta enzima de restrição específica foi escolhida para destacar o papel que as enzimas de restrição podem desempenhar na criação de DNA recombinante, como o plasmídeo de insulina em nosso exemplo.

Em breve veremos como todas essas características das enzimas de restrição desempenham um papel importante em experimentos de engenharia genética.

Resumo da lição

Em resumo, uma enzima de restrição é uma enzima que corta o DNA após reconhecer uma sequência específica de DNA. Você pode pensar em uma enzima de restrição como uma tesoura molecular que cliva a ligação covalente que liga os nucleotídeos adjacentes na estrutura de uma fita de DNA.

Uma sequência de reconhecimento é a sequência de DNA reconhecida por uma enzima de restrição. Os locais de reconhecimento da maioria das enzimas usadas pelos cientistas são palindrômicos. Uma sequência palindrômica é uma sequência de nucleotídeos que é a mesma quando lida de 5 'para 3' em qualquer uma das fitas. Uma extremidade pegajosa é uma saliência de fita simples de DNA no final de uma molécula de DNA.

Resultados de Aprendizagem

Ao concluir este vídeo, você deve ser capaz de:

  • Definir enzima de restrição, sequência de reconhecimento, sequência palindrômica e extremidade pegajosa
  • Explique a função das enzimas de restrição
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