ما الذي يستخدم لقطع الحمض النووي في مكان معين من أجل الربط؟

يحتاج العلماء إلى معالجة الحمض النووي من أجل تحديد الجينات ودراسة وفهم كيفية عمل الخلايا وإنتاج البروتينات التي لها أهمية طبية أو تجارية. من بين أهم الأدوات لمعالجة الحمض النووي هي الإنزيمات المقيدة - الإنزيمات التي تقطع الحمض النووي في مواقع محددة. من خلال احتضان الحمض النووي مع الإنزيمات المقيدة ، يمكن للعلماء تقطيعه إلى أجزاء يمكن "تضفيرها" لاحقًا مع أجزاء أخرى من الحمض النووي.

تم العثور على إنزيمات التقييد في البكتيريا ، والتي تستخدمها كسلاح ضد العاثية ، والفيروسات التي تصيب البكتيريا. عندما يشق الحمض النووي الفيروسي طريقه إلى الخلية ، تقوم الإنزيمات المقيدة بتقطيعه إلى أجزاء. وعادة ما تحتوي هذه البكتيريا أيضًا على إنزيمات أخرى تقوم بإجراء تعديلات كيميائية على مواقع معينة على الحمض النووي الخاص بها ؛ تحمي هذه التعديلات الحمض النووي البكتيري من أن يتم تقطيعه بواسطة إنزيم التقييد.

تُسمى إنزيمات التقييد عمومًا باسم البكتيريا التي تم عزلها منها. HindII و HindIII ، على سبيل المثال ، من نوع يسمى المستدمية النزلية.

كل إنزيم تقييد له شكل محدد للغاية ، لذلك يمكنه فقط التمسك بتسلسلات معينة من الحروف في كود الحمض النووي. إذا كان "تسلسل التعرف" موجودًا ، فسيكون قادرًا على الالتصاق بالحمض النووي وإجراء قطع في تلك المرحلة. على سبيل المثال ، يحتوي إنزيم التقييد Sac I على تسلسل التعرف GAGCTC ، لذا فإنه سيحدث قطعًا في أي مكان يظهر فيه هذا التسلسل. إذا ظهر هذا التسلسل في عشرات الأماكن المختلفة في الجينوم ، فسيحدث قطعًا في عشرات الأماكن المختلفة.

بعض تسلسلات التعرف أكثر تحديدًا من غيرها. على سبيل المثال ، سيقوم إنزيم HinfI بعمل قطع في أي تسلسل يبدأ بـ GA وينتهي بـ TC وله حرف آخر في المنتصف. على النقيض من ذلك ، لن يقطع Sac I سوى تسلسل GAGCTC.

الحمض النووي مزدوج الشريطة. تقوم بعض إنزيمات التقييد بعمل قطع مستقيم يترك قطعتين مزدوجتين من الحمض النووي بنهايات غير حادة. تقوم إنزيمات أخرى بعمل جروح "مائلة" تترك كل قطعة من الحمض النووي بنهاية قصيرة أحادية الجديلة.

إذا أخذت قطعتين من الحمض النووي بنهايات لزجة متطابقة وقمت باحتضانهما بإنزيم آخر يسمى ligase ، فيمكنك دمجهما أو لصقهما معًا. هذه التقنية مهمة جدًا لعلماء الأحياء الجزيئية لأنهم غالبًا ما يحتاجون إلى أخذ الحمض النووي وإدخاله في البكتيريا لصنع بروتينات مثل الأنسولين لها استخدامات طبية. إذا قطعوا الحمض النووي من عينة وقطعة من الحمض النووي البكتيري بنفس إنزيم التقييد ، فإن كلاهما سيكون للحمض النووي وعينة الحمض النووي الآن نهايات لزجة متطابقة ، ويمكن لعالم الأحياء استخدام الليغاز لربطهما معًا.