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Como as Enzimas de Restrição São Usadas

Enzimas de restrição são produzidas naturalmente por bactérias. Desde sua descoberta, desempenharam papel fundamental na engenharia genética. Estas enzimas reconhecem e cortam em locais específicos na dupla hélice do DNA, tornando possível avanços em áreas como terapia gênica e produção farmacêutica.

Definição

Enzima de restrição é nome mais comum para endonuclease de restrição. São proteínas encontradas em células bacterianas que reconhecem sequências curtas específicas de DNA (ácido desoxirribonucleico) e cortam a fita de dupla hélice naquele ponto. Essas enzimas de corte foram investigadas primeiro por Werner Arber, bioquímico suíço da Universidade de Genebra. A descoberta destas enzimas foi crítica para avanços em tecnologias de DNA recombinante (envolvendo combinação de DNA de diferentes espécies) e terapias gênicas.

Tipos

Existem milhares de enzimas de restrição diferentes, cada uma nomeada pela bactéria de onde se originou. Estas enzimas reconhecem e cortam centenas de sequências únicas de DNA, tipicamente de quatro a sete pares de bases. Cientistas selecionam qual enzima específica usar baseado no resultado desejado.

Mecanismo de Ação

Enzimas de restrição funcionam alvejando uma sequência específica de pares de bases no DNA. O DNA tem quatro bases nucleotídicas que se emparelham: adenina com timina, e citosina com guanina. A enzima de restrição faz com que ambas as fitas do DNA se separem, frequentemente resultando em moléculas de DNA com bases desemparelhadas salientes, ou "pontas pegajosas". Estas pontas pegajosas podem ser ligadas a pares de bases complementares de DNA cortados com a mesma enzima de restrição, mesmo que o DNA seja de espécie totalmente diferente.

Usos

Para que um gene funcione, não pode ser simplesmente inserido diretamente em uma célula. Primeiro, cientistas devem usar enzimas de restrição para cortar, ou recortar, o gene desejado. A mesma enzima é então usada para abrir o DNA em uma célula hospedeira, ou vetor, que entrega o DNA. O vetor pode ser bacteriano ou viral. Se o objetivo é produzir grandes quantidades do gene desejado, células bacterianas são tipicamente usadas. Se o objetivo é terapia gênica, uma célula viral modificada é usada que pode infectar partes específicas de uma célula para integrar o novo material genético.

Benefícios

A descoberta das enzimas de restrição abriu portas para avanços científicos em terapia gênica e farmacêuticos. Em 1982, insulina humana produzida em bactérias geneticamente modificadas foi o primeiro produto recombinante aprovado pela FDA para uso comercial. Alguns cientistas esperam que terapia gênica leve a tratamentos para doenças como câncer, doenças cardíacas, AIDS e fibrose cística.