Quando il docente affronta lo studio della biologia molecolare in classe, uno degli argomenti che cattura maggiormente l’attenzione degli studenti è quello degli enzimi di restrizione. Infatti, una volta spiegata la loro origine e azione nel tagliare lunghe molecole di DNA in frammenti più corti, l’interesse dei ragazzi viene ulteriormente catturato dalle grandi innovazioni biotecnologiche che la scoperta di questi enzimi ha portato con sé, come ad esempio la possibilità di modificare una sequenza di DNA di interesse attraverso il clonaggio. 

Altrettanto affascinante è affiancare alla lezione teorica, svolta in classe, un’attività pratica in laboratorio dove gli studenti possono “toccare con mano” l’azione degli enzimi di restrizione, per comprendere meglio il loro funzionamento. 

Come realizzare una digestione enzimatica nel laboratorio di scienze della scuola? Quali protocolli impiegare e quanto tempo è necessario? È possibile seguire anche un percorso bioinformatico per associare l’attività pratica in laboratorio ad un’attività in silico, che appassiona sempre gli studenti?

Nella sezione risorse del nostro sito abbiamo appena pubblicato alcuni nuovi protocolli sperimentali che riguardano proprio la digestione enzimatica del DNA del Fago Lambda mediante due enzimi di restrizione molto usati nella ricerca scientifica, BamHI ed EcoRI. 

Il percorso sperimentale proposto è strutturato con una iniziale attività di bioinformatica, in cui viene simulata l’azione dei due enzimi di restrizione nel tagliare il DNA del batteriofago Fago Lambda. Si tratta di un’opportunità per far avvicinare gli studenti a semplici analisi di sequenze e dare loro un assaggio delle potenzialità offerte dai software bioinformatici. Navigando nel database di GenBank®, che raccoglie più di quattro miliardi di sequenze nucleotidiche e la specifica traduzione amminoacidica, è possibile trovare il DNA completo del DNA del Fago Lambda, studiarlo e ottenere tante informazioni a corredo, come ad esempio la lunghezza in paia di basi, la conformazione, i geni che costituiscono il genoma e le proteine che tali geni codificano. Una volta ottenuta la sequenza di DNA d’interesse, tramite l’utilizzo di un altro software gratuito e facilmente accessibile, è possibile identificare i siti di taglio su cui i due enzimi di restrizione scelti agiscono. Nel protocollo che abbiamo pensato per voi, tutto il percorso bioinformatico è dettagliato con immagini e informazioni puntuali e, passo dopo passo, risulterà molto facile disegnare una mappa di restrizione degli enzimi BamHI e EcoRI, identificando il numero e le dimensioni dei frammenti che si generano dalla loro azione sul DNA del Fago Lambda. Una semplice attività al computer che trovate nel protocollo intitolato “Costruire una mappa di restrizione del DNA del Fago Lambda” e liberamente consultabile nella sezione “Bioinformatica” delle risorse del nostro sito.

Ma non finisce qui! La seconda parte dell’esperienza è stata pensata per far testare in laboratorio, direttamente dagli studenti, le informazioni ricavate dall’analisi bioinformatica. La risorsa “Digestione enzimatica del DNA del Fago Lambda”, scaricabile nella sezione “Biotecnologie” della pagina risorse del nostro sito, fornisce il procedimento dettagliato per compiere in vitro il taglio del DNA del Fago Lambda con gli enzimi BamHI e EcoRI. Visualizzando successivamente i frammenti ottenuti mediante corsa elettroforetica su gel d’agarosio, sarà possibile confrontare il numero e le dimensioni delle bande con i dati della simulazione bioinformatica.

In conclusione, il percorso laboratoriale proposto si presta facilmente ad essere eseguito in un laboratorio scolastico, dal momento che non richiede grandi strumentazioni scientifiche, se non un termostato e un sistema completo di elettroforesi. Inoltre, i materiali e reagenti richiesti, come il DNA del Fago Lambda e gli enzimi di restrizione, sono agevolmente reperibili in commercio e non economicamente dispendiosi. 

Scaricate i protocolli per provare al rientro a scuola la restrizione enzimatica con gli enzimi BamHI e EcoRI! E perché non sperimentare anche con altri enzimi? La curiosità è sempre la benvenuta!