Come vengono usati gli enzimi di restrizione per creare il DNA ricombinante

Il DNA ricombinante è un tipo artificiale di DNA prodotto combinando il DNA di due o più specie. Il processo di produzione del DNA ricombinante è noto come clonazione molecolare. La procedura di base della clonazione molecolare comprende l'isolamento del DNA, il taglio del DNA, l'unione del DNA e l'amplificazione del DNA ricombinante. Il gene di interesse viene inserito nel vettore, che funge da molecola portante per il gene di interesse. Il vettore, insieme al gene di interesse, è riferito al DNA ricombinante. Il ruolo principale degli enzimi di restrizione nella clonazione del gene è il taglio del DNA. La caratteristica chiave degli enzimi di restrizione che li rende adatti alla manipolazione del DNA è che tagliano il DNA su bersagli specifici. Ciò consente la produzione di frammenti di DNA desiderati per lo scopo di unione.

Aree chiave coperte

1. Cosa sono gli enzimi di restrizione
     - Definizione, Proprietà, Ruolo
2. Come vengono usati gli enzimi di restrizione per creare il DNA ricombinante
     - Clonaggio di geni, uso di enzimi di restrizione nella clonazione di geni

Termini chiave: taglio del DNA, clonaggio genico, gene di interesse, clonazione molecolare, tecnologia del DNA ricombinante, enzimi di restrizione, vettore

Cosa sono gli enzimi di restrizione

Un enzima di restrizione è un endonucleasi che riconosce sequenze di DNA brevi e specifiche conosciute come siti di restrizione e scinde il DNA in quel sito. Sono un tipo di forbici biochimiche prodotte dai batteri. Gli enzimi di restrizione difendono i batteri dai batteriofagi. Questi enzimi sono isolati dai batteri e sono usati per tagliare il DNA in laboratorio. L'azione di un enzima di restrizione è mostrata in Figura 1.

Figura 1: azione di HindIII

La capacità degli enzimi di restrizione di tagliare il DNA in punti precisi consente ai ricercatori di isolare frammenti contenenti geni dal DNA genomico. Questi frammenti possono essere inseriti in vettori per produrre molecole di DNA ricombinante.  

Come vengono usati gli enzimi di restrizione per creare il DNA ricombinante

Il DNA ricombinante è una molecola di DNA composta da DNA di due o più specie. Include principalmente un gene di interesse da una specie di donatore e un vettore che trasporta il gene di interesse per la cellula ospite. Le fasi principali della produzione di molecole di DNA ricombinante sono l'isolamento del DNA, la digestione con enzimi di restrizione, la legatura del gene di interesse per il vettore e l'amplificazione della molecola di DNA ricombinante all'interno di una cellula ospite. L'intero processo è noto come clonazione molecolare. La clonazione molecolare è mostrata in figura 2.

Figura 2: Clonazione molecolare

Il gene di interesse viene prima isolato da campioni biologici sotto forma di DNA genomico, oppure può essere amplificato mediante PCR. A volte, il gene di interesse può essere presente all'interno di un vettore. Per essere inserito nel vettore che è adatto a trasportare il gene di interesse nella cellula ospite, dovrebbe essere tagliato fuori dalla molecola madre. Poiché gli enzimi di restrizione tagliano con precisione il DNA riconoscendo i siti di restrizione, possono essere utilizzati a questo scopo. Il gene di interesse e il vettore possono essere digeriti con lo stesso enzima di restrizione, o ciascuna estremità del gene di interesse può essere digerita da due enzimi di restrizione. Questa digestione produce estremità compatibili per la legatura del gene di interesse per il vettore. La digestione con due enzimi di restrizione consente la legatura di frammenti nell'orientamento desiderato. Dopo la legatura, le risultanti molecole di DNA ricombinante vengono trasformate in batteri per produrre un gran numero di copie.

Conclusione

Gli enzimi di restrizione sono endonucleasi che tagliano il DNA in punti specifici chiamati siti di restrizione. Le proprietà degli enzimi di restrizione possono essere utilizzate per produrre molecole di DNA ricombinante tagliando il DNA in punti precisi. Il DNA ricombinante contiene generalmente un gene di interesse inserito in un vettore.

Riferimento:

1. "Definizione di enzima di restrizione." MedicineNet, disponibile qui.
2. Griffiths, Anthony JF. "Realizzare il DNA ricombinante". Introduzione all'analisi genetica. 7a edizione., U.S. National Library of Medicine, 1 gennaio 1970, disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "HindIII Restriction site and sticky ends vector" di Helixitta - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Costruire" di Joyxi - Opera propria (di dominio pubblico) tramite Commons Wikimedia