Enzimas de restricción

Todos aquellos que estéis familiarizados con el campo de la Biología o la Bioquímica al escuchar este vocablo inmediatamente lo asociaréis al campo de la Biología Molecular, de la Genética y de la Biotecnología (por ejemplo).

Ciertamente estas proteínas son muy utilizadas en estos campos, es una herramienta tan común como lo puedan ser los tubos de ensayo o unos simples guantes de laboratorio.

Estos enzimas tienen la capacidad de reconocer secuencias de DNA y “cortarlas” (es decir hidrolizar 2 enlaces fosfodiéster, uno por cadena). Dependiendo de los puntos de corte los extremos obtenidos pueden ser romos cuando los enlaces que se cortan en ambas cadenas coinciden, o bien escalonados, tal y como se muestra en la imagen:

Cada enzima corta y reconoce una secuencia determinada y esto los hace realmente útiles para manipular el DNA en el laboratorio. Por ejemplo, si se conoce la secuencia del DNA se puede comprobar la presencia de dicha secuencia en una cepa bacteriana si se conocen los enzimas de restricción que van a cortar la secuencia y el tamaño en número de bases que se va a obtener. Es tan fácil como digerir el DNA con los enzimas y posteriormente  revelar los resultados corriendo las muestras con un gel de agarosa junto con un patrón.

Este es un ejemplo, pero hay decenas de ejemplos en los cuáles se utilizan enzimas de restricción, y también hay decenas de enzimas de restricción que se pueden utilizar. No es mi objetivo nombrarlos todos ni detenerme a hablar de ellos con detalle. Pero, ¿alguna vez os habéis planteado de donde provienen los enzimas de restricción?

Vale sí, muchos de vosotros conoceréis que son enzimas producidos por determinadas bacterias como Ecor I que proviene de E. coli. Pero aun es más interesante la función que ejercen estos enzimas en dichas bacterias.

Los enzimas de restricción son producidos por las bacterias como mecanismo de defensa frente a DNA exógeno. ¿Y cual es el principal DNA exógeno con el que se pueden encontrar las bacterias? Los bacteriófagos.

El motivo por el cual las bacterias producen estos enzimas es la amenaza constante de ser infectadas con DNA procedente de bacteriófagos. Una vez el DNA es inyectado en el citoplasma de la bacteria este puede ser replicado y dar lugar a nuevos profagos que acabaran por ensamblarse y lisar la célula bacteriana en algunos de los casos. Los enzimas de restricción reconocen ciertas secuencias del DNA del fago y lo rompen evitando así que se replique con normalidad y que la infección continúe. Estos enzimas pueden ser más o menos específicos, y en algunos casos pueden tener secuencia diana en el propio DNA de la bacteria, pero en este caso la secuencia diana está metilada y no permite la acción de los enzimas de restricción en su propio DNA.

Pero también es cierto que algunos fagos han conseguido metilar dichas secuencias diana evitando así la actividad de los enzimas de restricción.

Como podéis ver algo que se utiliza día a día en el laboratorio es utilizado por las bacterias como un mecanismo de defensa, pero para nosotros es una herramienta realmente útil a la hora de manipular y modificar el DNA.