El origen de las enzimas de restricción

Para comenzar a entender de qué trata este término, comenzaremos por darte una definición para que tengas mucho más claro todo lo relacionado con la misma.

Cuando se habla de una enzima de restricción se hace referencia a aquella enzima que tiene la capacidad de reconocer una secuencia características de nucleótidos dentro de una molécula de ADN y tiene la capacidad de cortar el ADN en esa etapa, específicamente conocido como diana de restricción o de un sitio no muy alejado. Estos sitios donde se produce esta restricción, están compuestos por cuatro o 6 bases, característica fundamental para que puedan ser reconocidos.

¿Cómo se produce la restricción?

Para que esta situación ocurra es necesario que ocurra la ruptura de dos enlaces fosfodiéster en la doble hebra que dan  paso a dos extremos compuestos por ADN, se puede dar el caso de que los enlaces rotos coincidan o que en su defecto sean cohesivos o escalonados.

Cuando los extremos presentan características de ser cohesivos, es probable que se puedan volver a unir de manera espontánea, pues presentan la particularidad de que se pueden unir a otros extremos que se puedan encontrar cerca.El origen de las enzimas de restricción

Es necesario destacar que los fragmentos que se obtienen de ADN pueden fácilmente unirse a otras enzimas que llevan el nombre de ligasas.

Origen de la enzima de restricción

Es en el año 1978 cuando Werner Arber, Daniel Nathans y Hamilton Smith reciben el famoso Premio Nobel en Medicina gracias al descubrimiento de las endonucleasas de restricción, es una investigación que dio paso directo al desarrollo de la tecnología de ADN recombinante, para ello se realizaron trabajos relacionados con la manipulación de la bacteria E. coli con el fin de producto insulina humana para personas que padecía de diabetes.

Estas enzimas tienen un amplio campo de aplicación, actualmente se puede decir que una de las áreas donde hay una mayor implicación de estas enzimas es a la hora de determinar enfermedades genéticas que se relacionan directamente con cambios en la secuencia de ADN, pueden estar relacionadas a mutaciones, inserciones o deleciones de fragmentos. Cuando se aplican estas enzimas a personas cuyos organismos están sanos y a otras cuyos organismos están enfermos, entonces el comportamiento será diferente y se podrán observar diferentes cantidades de fragmentos para cada caso en una electroforesis.

Sistema de restricción

Este sistema en principio es utilizado por una gran cantidad de bacterias para ofrecer resistencia ante posibles ataques de ADN exógenos que ingresan en ellas con el fin de eliminar secuencias ajenas al genoma de estas. Este sistema se lleva a cabo a través de dos etapas bastante definidas, las cuales son:

enzimas de restricción

  • Restricción. Es el momento en el que la bacteria se protege de ADN y evita la promiscuidad en los intercambios de elementos genéticos. A través de esta etapa se le confiere inmunidad con respecto a bacteriófagos que pueden ser una amenaza a la individualidad genética o a la vida de la bacteria. Se realiza a través de cortes de endonucleasas de restricción con respecto a los ADN exógenos que ingresan en la bacteria.
  • Modificación. Es la etapa en la que se produce la introducción de grupos metilo en algunas bases de secuencias del ADN lo cual es catalizado por una metilasa específica.

Es importante destacar que en estos sistemas existen varios mecanismos de acción y que se pueden clasificar en diferentes tipos, entre ellos destacan:

  • Tipo I. se trata de aquellos sistemas donde se producen actividades de modificación y restricción que pueden estar originadas por un complejo multiproteico, donde se llevan a cabo ambas cavidades y que presenta características muy particulares. Tiene la capacidad para reconocer secuencias grandes y que presentan asimetría, así mismo, cuando se produce la actividad de restricción se realiza el corte lejos del sitio de reconocimiento y en lugares poco específicos. Para que se produzca la restricción es necesaria la presencia de ATP; finalmente la actividad de metilasa del complejo hace uso de S-adenosil- metionina conocida por las siglas de SAM y quien es el donador de grupos compuestos por metilo.
  • Tipo II. Se presenta la situación de que cada subunidad del dímero tiene la capacidad de reconocer la misma secuencia, presente en cada una de las partes especulares del palíndromo, por lo que se obtiene un corte en un sitio definido y que tiene su correspondiente en la otra cadena de la otra mitad que compone al palíndromo. Es un sistema que se suele presentar con regularidad en cepas bacterianas, estas bacterias pueden ser codificadas a partir de genes que se encuentran en plásmidos.Aplicaciones de las enzimas de restricción

Este tipo de sistema también cuenta con características definidas, tal es el caso de que no utilizan ATP, por lo que solo requieren de iones de Mg++ para poder funcionar, en el caso de la metilasa, utiliza SAM como donador principal de los metilos; por otro lado, cada miembro de la pareja de modificación y restricción tienen la capacidad de reconocer la misma secuencia de ADN; el lugar donde se produce el reconocimiento se compone por 4 o 6 pb que son encargados de constituir una secuencia palindrómica.

Así mismo, la enzima en estos sistemas suele estar conformada por una proteína que se forma a partir de dos subunidades del mismo tipo y que se ensamblan de manera simétrica, la cual puede proporcionar extremos romos o extremos cohesivos.

Aplicaciones de las enzimas de restricción

Estas enzimas tienen una gran importancia en el área de la medicina y es que pueden ser utilizadas para determinar enfermedades de tipo genéticas y que pueden estarse originando debido a la variación en el material, ya sea la duplicación, deleción u otros. Se utiliza en un proceso donde se amplifica a través de PCR una zona específica del cromosoma donde se estima que debe o no haber un cambio genético para añadir posteriormente la cantidad de enzimas de restricción necesarias para llevar a cabo los cortes pertinentes.

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