Ένζυμα περιορισμού που χρησιμοποιούνται στο δακτυλικό αποτύπωμα DNA

Το δακτυλικό αποτύπωμα DNA είναι ένας όρος που προορίζεται να μεταδώσει την ιδέα ότι το DNA κάθε ατόμου είναι τόσο διαφορετικό όσο το δακτυλικό αποτύπωμα ενός ατόμου. Ενώ ένας εγκληματίας μπορεί να φορά γάντια ή να λαμβάνει άλλες προφυλάξεις που θα μπορούσαν να αποτρέψουν να αφήσουν πίσω τους ένα πραγματικό δακτυλικό αποτύπωμα, είναι σχεδόν αδύνατο για έναν άνθρωπο να καταλάβει ένα χώρο χωρίς να αφήσει ίχνος DNA πίσω. Μόλις η αστυνομία βρει και συλλέξει ένα δείγμα DNA, μπορεί να αναλυθεί και, στη συνέχεια, να συγκριθεί με το DNA των υπόπτων για να προσδιοριστεί εάν προέρχονται από το ίδιο άτομο. Τα ένζυμα περιορισμού είναι εργαλεία που βοηθούν τους ερευνητές στην ανάλυση δειγμάτων DNA.

Το DNA σας βρίσκεται σε κάθε κύτταρο στο σώμα σας και κανείς στον πλανήτη δεν μοιράζεται το ακριβές DNA σας, εκτός εάν έχετε το ίδιο δίδυμο. Το DNA σας αποτελείται από δύο σκέλη που τυλίγονται μαζί σε σχήμα που μοιάζει με σπειροειδή σκάλα. Οι πλευρές του DNA σας αποτελούνται από ζάχαρη και φωσφορικό άλας που επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά. Ανάμεσα στα σάκχαρα των δύο κλώνων σας υπάρχουν δύο χημικές ουσίες που αναφέρονται ως ζεύγος βάσεων όταν ενώνονται. Υπάρχουν τέσσερις διαφορετικές βάσεις και αντιπροσωπεύονται από τα γράμματα ATGC. Αν και υπάρχουν μόνο τέσσερις δυνατότητες, αυτές οι τέσσερις διαφορετικές βάσεις επαναλαμβάνονται εκατομμύρια φορές για να γίνουν το DNA σας και είναι η σειρά των As, Ts, Gs και Cs που σε κάνουν να είσαι και είσαι διαφορετικός από κάθε άλλο ζωντανό πλανήτης.

Ενώ το DNA όλων είναι πραγματικά μοναδικό, υπάρχουν ορισμένες περιοχές του DNA σας που μοιράζεστε με κάθε άλλο άτομο στον πλανήτη. Δεδομένου ότι οι επιστήμονες γνωρίζουν τη σειρά ή την ακολουθία αυτών των βάσεων, έχουν αναπτύξει χημικές ουσίες γνωστές ως ένζυμα περιορισμού που αναζητούν αυτά τα σημεία. Έτσι, όταν ένας επιστήμονας αναλύει το DNA κάποιου, προσθέτουν ένζυμα περιορισμού που βρίσκουν εκείνα τα σημεία που έχουν όλοι και το ένζυμο κόβει το σκέλος του DNA σε δύο μέρη. Υπάρχουν εκατοντάδες περιοριστικά ένζυμα για όλους τους διαφορετικούς τύπους οργανισμών και κάθε ένα έχει προγραμματιστεί να αναζητά και να κόβει μια συγκεκριμένη αλληλουχία DNA.

Πολλοί τύποι πανομοιότυπου DNA βρίσκονται στον άνθρωπο και σε άλλους οργανισμούς. Ο τύπος που χρησιμοποιείται πιο συχνά στο δακτυλικό αποτύπωμα DNA ονομάζεται Short Tandem Repeat ή STR. Οι επιστήμονες έχουν βρει περιοχές στο ανθρώπινο DNA που επαναλαμβάνουν την ίδια ακολουθία ξανά και ξανά αλλά διαφορετικό αριθμό φορών. Έτσι, κάθε άνθρωπος μπορεί να έχει την ακολουθία «CAGT», αλλά ο καθένας από εμάς μπορεί να το επαναλάβει σε διάφορες ποσότητες. Μπορεί να το έχετε 10 φορές και ο γείτονάς σας το έχει 15. Αυτές οι μικρές διαφορές μπορούν να εντοπιστούν από τους ερευνητές και μπορούν να τις χρησιμοποιήσουν για να σας αναγνωρίσουν.

Το FBI υπήρξε ηγέτης στον εντοπισμό αυτών των σύντομων επαναλαμβανόμενων επαναλήψεων στο ανθρώπινο γονιδίωμα, ώστε να μπορούν να λένε με ακρίβεια το DNA ενός ατόμου από το άλλο. Εάν το FBI γνώριζε μόνο ένα ή δύο STR, δεν θα μπορούσαν να ξεχωρίσουν με ακρίβεια τον καθένα από εμάς, επειδή πολλοί από εμάς είναι υποχρεωμένοι να μοιραστούμε τουλάχιστον ένα ίδιο STR. Το FBI έχει εντοπίσει 13 διαφορετικά STR που μπορούν να χρησιμοποιηθούν αξιόπιστα για να ξεχωρίσουν το ανθρώπινο DNA. Έτσι, ενώ μπορείτε να μοιραστείτε ένα, δύο ή ακόμα και τρία STR με τα αδέλφια ή τους γείτονές σας, αφού αναλύσετε ένα DNA του ατόμου και με τις 13 τοποθεσίες, ένα ακριβές και αναμφισβήτητο δακτυλικό αποτύπωμα DNA παράγεται για το πρόσωπο.

Ενώ η χρήση των περιοριστικών ενζύμων για την αποκοπή του DNA ενός ατόμου αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της διαδικασίας, οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιήσουν μια ακόμη τεχνική για την ανάλυση των μικρών θραυσμάτων του DNA. Χρησιμοποιώντας μια διαδικασία γνωστή ως ηλεκτροφόρηση γέλης, οι επιστήμονες μπορούν να τοποθετήσουν τα δείγματα DNA σε μια γέλη αγαρόζης και να τρέξουν ρεύμα μέσω των δειγμάτων DNA. Επειδή το DNA είναι πολικό, τα θραύσματα έλκονται στο αρνητικό τερματικό του μηχανήματος. Οι επιστήμονες μπορούν να αναλύσουν το ρυθμό με τον οποίο κινούνται τα θραύσματα και στη συνέχεια να αναλύσουν αυτές τις πληροφορίες για να προσδιορίσουν το μέγεθος των θραυσμάτων. Αυτό είναι το τελευταίο βήμα στην ανάλυση των δακτυλικών αποτυπωμάτων του DNA.