Gli enzimi di restrizione (storicamente definiti “forbici molecolari”) sono endonucleasi di origine batterica in grado di tagliare il DNA a livello di specifiche sequenze bersaglio, producendo frammenti discreti chiamati frammenti di restrizione.
Classificazione delle Nucleasi
Le nucleasi sono enzimi che idrolizzano gli acidi nucleici scindendo i legami fosfodiesterici. Si dividono in:
DNasi: Agiscono selettivamente sul DNA (categoria in cui rientrano gli enzimi di restrizione).
RNasi: Agiscono selettivamente sull’RNA.
In base alla localizzazione del taglio, si distinguono in:
Esonucleasi: Tagliano i legami fosfodiesterici partendo esclusivamente dalle estremità libere (5’ o 3’) di una molecola lineare. Non possono agire su molecole di DNA circolari.
Endonucleasi: Possono tagliare i legami fosfodiesterici all’interno della molecola di DNA.
Specificità di Riconoscimento (Sequenze Palindromiche)
Gli enzimi di restrizione sono endonucleasi altamente specifiche che riconoscono solo sequenze bersaglio palindromiche (ovvero che mostrano la stessa sequenza di basi su entrambi i filamenti se lette in direzione 5’ → 3’).
Esempio: Sequenza palindroma per EcoRI
\text{5'-G A A T T C-3'} \\
\text{3'-C T T A A G-5'}
\end{aligned}$$
* **Frequenza di Taglio:** La probabilità statistica di trovare un sito di restrizione all'interno del genoma è inversamente proporzionale alla lunghezza della sequenza riconosciuta: sequenze più corte vengono trovate (e quindi tagliate) con frequenza maggiore rispetto a sequenze più lunghe.
## Applicazioni Biotecnologiche
* **Clonazione Genica:** Vengono utilizzati per tagliare il DNA bersaglio e il DNA del vettore di clonazione (es. plasmide) in posizioni specifiche, permettendo l'inserimento e la saldatura di frammenti esogeni (es. inserimento di un gene terapeutico in un vettore per la terapia genica).
* **Analisi dei Frammenti (RFLP):** Utilizzati in diagnostica e ricerca per tagliare il DNA genomico prima di analisi come il [[Southern Blot]].
---
*(Integrazione da: sbobina 27)*
## Ruolo Biologico nei Procarioti (Sistema di Restrizione-Modificazione)
Nei batteri (es. *Escherichia coli*), gli enzimi di restrizione fungono da sistema immunitario primitivo per difendere la cellula dall'invasione di DNA esogeno (come i genomi virali dei batteriofagi).
Per evitare l'autodigestione del proprio genoma, i batteri accoppiano l'azione delle endonucleasi a quella delle DNA metiltransferasi (sistema di restrizione-modificazione):
* **Protezione del DNA batterico:** Subito dopo la replicazione del genoma batterico, specifiche DNA metiltransferasi riconoscono le sequenze bersaglio (ad esempio la sequenza palindromica `GAATTC` / `GAATPC`) e le metilano su entrambi i filamenti. Quando il sito è metilato, l'enzima di restrizione non può legarvisi né effettuare il taglio.
* **Distruzione del DNA virale:** Il DNA virale esogeno penetra nella cellula ospite privo di metilazione su tali sequenze bersaglio. Non essendo protetto in tempo utile, viene prontamente riconosciuto e frammentato dagli enzimi di restrizione batterici, bloccando l'infezione.
## 🔗 Collegamenti
- [[Enzimi]] — 📋 fa parte di
- [[Southern Blot]] — ➡️ evoluzione / progressione
- [[Elettroforesi su Gel]] — 🔗 stesso meccanismo / stessa via
- [[Metilazione del DNA]] — 🔗 stesso meccanismo