Войти
Концы ДНК относятся к свойствам концов молекул ДНК, которые могут быть липкими или тупыми в зависимости от фермента, который разрезает ДНК. Рестрикционные ферменты принадлежат к большему классу ферментов, называемых экзонуклеазами и эндонуклеазами. Экзонуклеазы удаляют нуклеотид с концов, тогда как эндонуклеаза разрезает в определенном положении в ДНК.
Эта концепция используется в молекулярной биологии, при клонировании или при субклонировании вставки ДНК в векторную ДНК. Такие концы могут быть созданы рестрикционными ферментами, которые разрезают ДНК: ступенчатый разрез дает два липких конца, а прямой разрез создает тупые.
Одноцепочечная некруглая молекула ДНК имеет два неидентичных конца, 3'-конец и 5'-конец (обычно произносится как «три простых конца» и «пять простых концов»). Цифры относятся к нумерации атомов углерода в дезоксирибозе, которая представляет собой сахар, составляющий важную часть основы молекулы ДНК. В основной цепи ДНК 5'-углерод одной дезоксирибозы связан с 3'-углеродным атомом другой фосфодиэфирной связью. 5'-углерод этой дезоксирибозы снова связан с 3'-углеродным атомом следующего, и так далее.
Когда молекула ДНК двухцепочечная, как это обычно бывает в ДНК, две цепи идут в противоположных направлениях. Следовательно, один конец молекулы будет иметь 3'-конец цепи 1 и 5'-конец цепи 2, и наоборот, на другом конце. Однако тот факт, что молекула является двухцепочечной, допускает множество различных вариаций.
Самый простой конец ДНК двухцепочечной молекулы называется тупым концом. Тупые концы также известны как несвязанные концы. В молекуле с тупым концом обе цепи заканчиваются парой оснований. Тупые концы не всегда желательны в биотехнологии, поскольку при использовании ДНК-лигазы для соединения двух молекул в одну выход значительно ниже с тупыми концами. При выполнении субклонирования он также имеет недостаток, заключающийся в потенциальной вставке вставки ДНК в желаемой противоположной ориентации. С другой стороны, тупые концы всегда совместимы друг с другом. Вот пример небольшого фрагмента ДНК с тупым концом:
5'-GATCTGACTGATGCGTATGCTAGT-3' 3'-CTAGACTGACTACGCATACGATCA-5'
Неотупые концы создаются за счет различных свесов. Свисание - это отрезок неспаренных нуклеотидов на конце молекулы ДНК. Эти неспаренные нуклеотиды могут находиться в любой цепи, создавая 3 'или 5' выступы. Эти выступы в большинстве случаев палиндромные.
Самый простой случай выступа - это единственный нуклеотид. Чаще всего это аденозин, который создается некоторыми ДНК-полимеразами в виде 3 'выступа. Чаще всего это используется при клонировании продуктов ПЦР, созданных таким ферментом. Продукт соединен с линейной молекулой ДНК с выступом 3 ' тимина. Поскольку аденин и тимин образуют пару оснований, это облегчает соединение двух молекул лигазой с образованием кольцевой молекулы. Вот пример А-выступа:
5'-ATCTGACTA-3' 3'-TAGACTGA-5'
Более длинные выступы называются связными концами или липкими концами. Чаще всего они создаются эндонуклеазами рестрикции при разрезании ДНК. Очень часто они отрезают две нити ДНК на четыре пары оснований друг от друга, создавая 5 'выступ из четырех оснований в одной молекуле и дополнительный 5' выступ в другой. Эти концы называются связными, поскольку они легко соединяются вместе с помощью лигазы.
Например, эти два «липких» конца совместимы:
5'-ATCTGACT + GATGCGTATGCT-3' 3'-TAGACTGACTACG CATACGA-5'
Они могут образовывать дополнительные пары оснований в выступающей области:
GATGCGTATGCT-3' 5'-ATCTGACT CATACGA-5' 3'-TAGACTGACTACG
Кроме того, поскольку разные эндонуклеазы рестрикции обычно создают разные выступы, можно создать плазмиду, вырезая кусок ДНК (используя разные ферменты для каждого конца), а затем присоединяя его к другой молекуле ДНК с концами, обрезанными теми же ферментами. Поскольку выступы должны быть комплементарными, чтобы лигаза работала, две молекулы могут соединяться только в одной ориентации. Это часто очень желательно в молекулярной биологии.
Напротив каждой отдельной цепи ДНК мы обычно видим пару аденина с тимином и пару цитозина с гуанином, чтобы сформировать параллельную комплементарную цепь, как описано ниже. Две нуклеотидные последовательности, которые соответствуют друг другу таким образом, называются комплементарными:
5'-ATCTGACT-3' 3'-TAGACTGA-5'
Потрепанный конец относится к области двухцепочечной (или другой многонитевой) молекулы ДНК около конца со значительной долей некомплементарных последовательностей; то есть последовательность, в которой нуклеотиды на соседних цепях не совпадают правильно:
5'-ATCTGACTAGGCA-3' 3'-TAGACTGACTACG-5'
Термин «потертый» используется потому, что неправильно подобранные нуклеотиды имеют тенденцию избегать связывания, таким образом выглядя похожими на нити в изношенном куске веревки.
Хотя некомплементарные последовательности также возможны в середине двухцепочечной ДНК, несовпадающие области на удалении от концов не называются «потрепанными».
Рональд В. Дэвис первым открыл липкие концы как продукт действия EcoRI, эндонуклеазы рестрикции.
Липкие концевые ссылки отличаются своей стабильностью. Для оценки устойчивости можно измерить свободную энергию образования. Для различных последовательностей могут быть сделаны приближения свободной энергии на основе данных, относящихся к кривым тепловой денатурации олигонуклеотидов в УФ-диапазоне. Кроме того, предсказания молекулярно-динамического моделирования показывают, что некоторые липкие концевые звенья растягиваются намного сильнее, чем другие.
