مزايا استخدام إنزيمات النهاية اللزجة

الاستنساخ الجزيئي هو طريقة تقنية حيوية شائعة يجب أن يكون كل طالب وباحث على دراية بها. الاستنساخ الجزيئي باستخدام نوع من الإنزيم يسمى إنزيم التقييد لتقطيع الحمض النووي البشري إلى شظايا يمكن بعد ذلك إدخالها في DNA البلازميد للخلية البكتيرية. تقطع إنزيمات التقييد الحمض النووي مزدوج الشريطة إلى النصف. اعتمادًا على إنزيم التقييد ، يمكن أن يؤدي القطع إلى نهاية لزجة أو نهاية حادة. تعتبر النهايات اللاصقة أكثر فائدة في الاستنساخ الجزيئي لأنها تضمن إدخال جزء الحمض النووي البشري في البلازميد في الاتجاه الصحيح. تتطلب عملية الربط ، أو اندماج أجزاء الحمض النووي ، كمية أقل من الحمض النووي عندما يكون للحمض النووي نهايات لزجة. أخيرًا ، يمكن أن تنتج إنزيمات تقييد الطرف اللاصق المتعددة نفس الطرف اللاصق ، على الرغم من أن كل إنزيم يتعرف على تسلسل تقييد مختلف. هذا يزيد من احتمالية قطع منطقة الحمض النووي الخاصة بك عن طريق إنزيمات الطرف اللاصق.

إنزيمات التقييد هي إنزيمات تقطع تسلسلًا محددًا على الحمض النووي مزدوج الشريطة وتقطع الحمض النووي إلى نصفين في هذا التسلسل. التسلسل الذي تم التعرف عليه يسمى موقع التقييد. تُسمى إنزيمات التقييد نوكليازات داخلية لأنها تقطع الحمض النووي المزدوج الشريطة ، وهي الطريقة التي يوجد بها الحمض النووي عادة ، في المواقع الواقعة بين نهايات الحمض النووي. يوجد أكثر من 90 إنزيمًا مقيدًا مختلفًا. يتعرف كل منها على موقع تقييد مميز. تشق إنزيمات التقييد مواقع التقييد الخاصة بها بكفاءة أكبر 5000 مرة من المواقع الأخرى التي لا تتعرف عليها.

تأتي إنزيمات التقييد في فئتين عامتين. هم إما يقطعون الحمض النووي إلى نهايات لزجة أو نهايات غير حادة. تحتوي النهاية اللاصقة على منطقة قصيرة من النيوكليوتيدات ، وهي اللبنات الأساسية للحمض النووي ، وهي غير متزاوجة. تسمى هذه المنطقة غير المقيدة بـ overhang. يُقال أن الجزء المتدلي يكون لزجًا لأنه يريد أن يقترن بنهاية لزجة أخرى لها تسلسل متدرج تكميلي. النهايات اللاصقة مثل التوائم المفقودة منذ فترة طويلة تسعى إلى عناق بعضها البعض بإحكام بمجرد أن يلتقيا. من ناحية أخرى ، النهايات غير الحادة ليست لزجة لأن كل النيوكليوتيدات مقترنة بالفعل بين خيطي الحمض النووي. ميزة النهايات اللاصقة هي أن جزءًا من الحمض النووي البشري يمكن أن يتناسب فقط مع البلازميد البكتيري في اتجاه واحد. في المقابل ، إذا كان لكل من الحمض النووي البشري والبلازميد البكتيري نهايات حادة ، فيمكن إدخال الحمض النووي البشري رأسًا إلى ذيل أو ذيلًا لرأس في البلازميد.

على الرغم من أن الحمض النووي الذي له نهايات العصا يسهل العثور على بعضه البعض بسبب "الالتصاق" ، فلا يمكن للنهايات اللاصقة ولا الأطراف غير الحادة أن تندمج معًا في قطعة متصلة من الحمض النووي. يتطلب تكوين قطعة متصلة من الحمض النووي مرتبطة تمامًا بإنزيم يسمى ligase. تربط Ligases العمود الفقري للنيوكليوتيدات عند الأطراف اللزجة أو غير الحادة ، مما يؤدي إلى سلسلة مستمرة من النيوكليوتيدات. نظرًا لأن النهايات اللاصقة تجد بعضها البعض بشكل أسرع بسبب جاذبيتها لبعضها البعض ، فإن عملية الربط تتطلب القليل من الحمض النووي البشري والحمض النووي البلازميدي. من غير المرجح أن تجد الأطراف الحادة للحمض النووي والبلازميدات بعضها البعض ، وبالتالي يتطلب ربط الأطراف غير الحادة وضع المزيد من الحمض النووي في أنبوب الاختبار.

توجد مواقع التقييد في جميع أنحاء جينوم الكائنات الحية ، ولكنها ليست متباعدة بشكل متساوٍ. في البلازميدات ، يمكن هندستها لتكون بجوار بعضها البعض. يجب على العلماء الذين يرغبون في قطع جزء من الحمض النووي البشري من الجينوم البشري العثور على مواقع تقييد موجودة في الجزء الأمامي والخلفي من منطقة الجزء. بالإضافة إلى ضمان إدخال جزء من الحمض النووي في الاتجاه الصحيح ، يمكن أن تخلق إنزيمات الطرف اللاصق المختلفة نفس النهاية اللاصقة على الرغم من أنها تتعرف على تسلسلات تقييد مختلفة. على سبيل المثال ، تحتوي BamHI و BglII و Sau3A على تسلسلات تمييز مختلفة ولكنها تنتج نفس الطرف اللاصق لـ GATC. هذا يزيد من احتمالية وجود مواقع تقييد نهائية لزجة تحيط بجين الإنسان الذي يهمك.