Enzimas de restricción o nucleasas: las enzimas que cortan el ADN
Las nucleasas son enzimas que cortan material genético (cadenas de ácidos nucleicos), ya sea ADN o ARN. Dependiendo de donde se encuentran las denominamos endonucleasas, si se encuentran dentro del citoplasma de la célula y exonucleasas si se encuentran fuera de las mismas. Aunque ambas van a tener un objetivo común, cortar material genético extraño, cada una de ellas va a tener unas peculiaridades y características que las hará diferentes, a parte de su localización. Tanto de un tipo como del otro encontramos varias enzimas con capacidad para cortar los ácidos nucleicos en diferentes regiones, es decir, tienen diferentes dianas dentro de la secuencia de ADN o ARN para realizar su corte. La mayoría de ellas reconocen secuencias de doble cadena, en el caso del ADNds, por lo que servirán para atacar posibles ADN extraños que estén intentando adentrarse en la célula y hacer uso ilegítimo de la maquinaria de replicación. Pero en la naturaleza encontramos nucleasas con la capacidad de cortar virtualmente cualquier cadena. Existen nucleasas que cortan cadenas sueltas, ADNss o ARNss. Estas enzimas son comunes en bacterias tanto para digerir a otros seres vivos como para detener a los virus. Por lo que consideramos a las enzimas de restricción como un tipo de sistema inmune en bacterias.
Las bacterias se defienden de los virus cortándoles su ADN o ARN
Las endonucleasas tienen como diana cadenas de entre 4 y 8 nucleótidos. Esta diana puede ser un palíndromo genético, las dos cadenas tienen la misma secuencia 5″->3″ (recuerda que son antiparalelas y van en sentidos contrarios). El corte de la cadena se lleva a cabo dentro de la diana normalmente (grupo 2), aunque alguna enzima de restricción excepcionalmente puede hacerlo fuera (estas enzimas de restricción pertenecen al grupo 1). Otras enzimas de restricción, como también se llaman a las nucleasas tienen la capacidad de cortar cualquier hebra de doble cadena sin importar que tengan una diana específica. Estas enzimas a pesar de ser muy potentes y servir contra la defensa de virus pueden acabar con el ADN o el ARN propio, por lo que potencialmente también pueden acabar con la vida que están tratando de proteger. Es por eso que las cadenas de ADN o ARN en ocasiones, y para evitar este tipo de ataques o de enzimas de restricción con dianas presentes en su genoma, emplean la epigenética. La marca epigenética más frecuente para “reconocer” el ADN propio y diferenciarlo del extraño es la metilación. La adición de grupos metilos en las dianas impedirá que las enzimas de restricción ataquen las dianas propias. Hay que decir que no todas las bacterias cuentan con todas las enzimas de restricción o nucleasas. Cada bacteria cuenta con una o varias de ellas para la que habrán evolucionado para tener las menos dianas posibles.
En investigación se emplean las características de estas enzimas de restricción para cortar el ADN o ARN para poder empalmarlo y crear (comúnmente llamados recombinantes) entre el ADN propio de la bacteria y ADN exógeno. Hablamos un poco de ello en el artículo sobre cómo hacer un organismo genéticamente modificado. O profundiza en las endonucleasas aquí o las exonucleasas aquí en sus respectivos artículos, próximamente.