Inhoud
- Beperkingsenzymen en restrictieplaatsen
- De juiste oriëntatie
- Het plakken van plakkerige uiteinden vereist minder DNA
- Verschillende enzymen kunnen hetzelfde plakkerige einde geven
Moleculair klonen is een veel voorkomende biotechnologiemethode waarmee elke student en onderzoeker bekend moet zijn. Moleculair klonen met behulp van een type enzym dat een restrictie-enzym wordt genoemd om menselijk DNA in fragmenten te snijden die vervolgens in het plasmide-DNA van een bacteriecel kunnen worden ingevoegd. Restrictie-enzymen snijden dubbelstrengs DNA doormidden. Afhankelijk van het restrictie-enzym kan de snede resulteren in een plakkerig uiteinde of een stomp uiteinde. Kleverige uiteinden zijn nuttiger in moleculair klonen omdat ze ervoor zorgen dat het menselijke DNA-fragment in de juiste richting in het plasmide wordt ingebracht. Het ligatieproces of het samensmelten van DNA-fragmenten vereist minder DNA wanneer het DNA plakkerige uiteinden heeft. Ten slotte kunnen meerdere restrictie-enzymen met een plakkerig uiteinde hetzelfde plakkerige uiteinde produceren, hoewel elk enzym een andere restrictie-sequentie herkent. Dit verhoogt de kans dat uw interessante DNA-regio kan worden uitgesneden door plakkerige enzymen.
Beperkingsenzymen en restrictieplaatsen
Restrictie-enzymen zijn enzymen die specifieke sequenties op dubbelstrengs DNA knippen en het DNA bij die sequentie in tweeën knippen. De herkende volgorde wordt de restrictieplaats genoemd. Restrictie-enzymen worden endonucleasen genoemd omdat ze dubbelstrengs DNA knippen, wat normaal DNA is, op locaties die zich tussen de uiteinden van het DNA bevinden. Er zijn meer dan 90 verschillende restrictie-enzymen. Elk herkent een afzonderlijke restrictiesite. Beperkingsenzymen splitsen hun respectieve restrictieplaatsen 5000 keer efficiënter dan andere plaatsen die ze niet herkennen.
De juiste oriëntatie
Beperkingsenzymen zijn er in twee algemene klassen. Ze snijden DNA in plakkerige uiteinden of stompe uiteinden. Een plakkerig uiteinde heeft een kort gebied van nucleotiden, de bouwstenen van DNA, dat ongepaard is. Dit ongepaarde gebied wordt een overstek genoemd. Er wordt gezegd dat de overhang plakkerig is omdat deze wil en zal paren met een ander plakkerig uiteinde dat een complementaire overhangsequentie heeft. Kleverige uiteinden zijn als lang verloren tweelingen die elkaar stevig willen omhelzen zodra ze elkaar ontmoeten. Aan de andere kant zijn stompe uiteinden niet plakkerig omdat alle nucleotiden al zijn gekoppeld tussen de twee DNA-strengen. Het voordeel van plakkerige uiteinden is dat een fragment van menselijk DNA slechts in één richting in een bacterieel plasmide past. Als daarentegen zowel het menselijke DNA als het bacteriële plasmide stompe uiteinden hebben, kan het menselijke DNA van kop tot staart of van staart tot kop in het plasmide worden ingebracht.
Het plakken van plakkerige uiteinden vereist minder DNA
Hoewel DNA met stokuiteinden het gemakkelijker maakt om elkaar te vinden vanwege hun 'plakkerigheid', kunnen plakkerige uiteinden en stompe uiteinden niet samensmelten tot een continu stuk DNA. De vorming van een continu stuk DNA dat volledig is gekoppeld, vereist een enzym dat ligase wordt genoemd. Ligasen verbinden de ruggengraat van nucleotiden aan de kleverige of stompe uiteinden, resulterend in een continue keten van nucleotiden. Omdat plakkerige uiteinden elkaar sneller vinden vanwege hun aantrekking voor elkaar, vereist het proces van ligatie minder menselijk DNA en minder plasmide-DNA. De stompe uiteinden van DNA en plasmiden zullen elkaar minder snel vinden, en dus vereist ligatie van stompe uiteinden dat meer DNA in de reageerbuis wordt gedaan.
Verschillende enzymen kunnen hetzelfde plakkerige einde geven
Beperkingsplaatsen bevinden zich door het hele genoom van organismen, maar zijn niet gelijkmatig verdeeld. In plasmiden kunnen ze worden ontworpen om direct naast elkaar te worden geplaatst. Wetenschappers die een fragment van menselijk DNA uit het menselijke genoom willen verwijderen, moeten restrictiesites vinden die zich voor en achter het gebied van het fragment bevinden. Naast ervoor te zorgen dat een DNA-fragment in de juiste richting wordt ingebracht, kunnen verschillende enzymen met hetzelfde plakkerige uiteinde hetzelfde plakkerige uiteinde creëren, ook al herkennen ze verschillende restrictiesequenties. BamHI, BglII en Sau3A hebben bijvoorbeeld verschillende herkenningssequenties maar produceren hetzelfde GATC-plakkerige uiteinde. Dit verhoogt de kans dat er plakkerige eindbeperkingssites zullen zijn die uw menselijk gen van belang flankeren.