Խորհուրդներ

Ինչպե՞ս են սահմանափակման ֆերմենտները կտրում ԴՆԹ-ի հաջորդականությունները:

Ինչպե՞ս են սահմանափակման ֆերմենտները կտրում ԴՆԹ-ի հաջորդականությունները:

Բնության մեջ օրգանիզմները անընդհատ ստիպված են լինում պաշտպանվել օտար զավթիչներից ՝ նույնիսկ մանրադիտակի մակարդակով: Բակտերիաներում գոյություն ունի բակտերիալ ֆերմենտների մի խումբ, որոնք աշխատում են ապամոնտաժելով օտար ԴՆԹ-ն: Ապամոնտաժման այս գործընթացը կոչվում է սահմանափակում, և ֆերմենտները, որոնք իրականացնում են այս գործընթացը, կոչվում են սահմանափակման ֆերմենտներ:

Սահմանափակման ֆերմենտները շատ կարևոր են նոր ԴՆԹ-ի նոր տեխնոլոգիայի մեջ: Սահմանափակումային ֆերմենտները օգտագործվել են պատվաստանյութերի, դեղագործական արտադրանքների, միջատների դիմացկուն մշակաբույսերի և մի շարք այլ ապրանքների արտադրության մեջ:

Հիմնական Takeaways

  • Սահմանափակումային ֆերմենտները ապամոնտաժում են օտարերկրյա ԴՆԹ-ն ՝ կտրելով այն բեկորների: Այս ապամոնտաժման գործընթացը կոչվում է սահմանափակում:
  • ԴՆԹ-ի վերականգնվող տեխնոլոգիան հենվում է սահմանափակող ֆերմենտների վրա ՝ գեների նոր համակցություններ ստեղծելու համար:
  • Խցը պաշտպանում է իր սեփական ԴՆԹ-ն `ապամոնտաժումից` ավելացնելով մեթիլային խմբերը մի գործընթացում, որը կոչվում է փոփոխություն:
  • ԴՆԹ-ի լիգազը շատ կարևոր ֆերմենտ է, որն օգնում է միանալ ԴՆԹ-ի ճյուղերին միասին ՝ կովալենտային կապերով:

Ի՞նչ է սահմանափակման ֆերմենտը:

Սահմանափակումային ֆերմենտները ֆերմենտների դաս են, որոնք ԴՆԹ-ն կտրում են բեկորների ՝ հիմք ընդունելով նուկլեոտիդների հատուկ հաջորդականությունը: Սահմանափակումային ֆերմենտները հայտնի են նաև որպես սահմանափակող էնդոնուկլեազներ:

Չնայած կան հարյուրավոր տարբեր սահմանափակող ֆերմենտներ, դրանք բոլորն աշխատում են ըստ էության նույն ձևով: Յուրաքանչյուր ֆերմենտ ունի այն, ինչը հայտնի է որպես ճանաչման հաջորդականություն կամ կայք: Recognitionանաչման հաջորդականությունը, որպես կանոն, ԴՆԹ-ում հատուկ ՝ կարճ նուկլեոտիդային հաջորդականություն է: Pointsանաչված հաջորդականության որոշակի կետերում կտրված ֆերմենտները: Օրինակ ՝ սահմանափակող ֆերմենտը կարող է ճանաչել գուանինի, ադենինի, ադենինի, տիմինի, տիմինի, ցիտոզինի հատուկ հաջորդականություն: Երբ այս հաջորդականությունը առկա է, ֆերմենտը կարող է հաջորդականությամբ շաքար-ֆոսֆատի ողնաշարի ողնաշարավոր կտրվածքներ առաջացնել:

Բայց եթե սահմանափակման ֆերմենտները կտրված են որոշակի հաջորդականության հիման վրա, ինչպե՞ս են մանրէների նման բջիջները պաշտպանում իրենց սեփական ԴՆԹ-ն `սահմանափակման ֆերմենտներով կտրվելու միջոցով: Սովորական խցում մեթիլ խմբերը (CH3) ավելացվում են հաջորդականության հիմքերով `սահմանափակող ֆերմենտների կողմից ճանաչումը կանխելու համար: Այս գործընթացը իրականացվում է լրացնող ֆերմենտների կողմից, որոնք ճանաչում են նուկլեոտիդային հիմքերի նույն հաջորդականությունը, որպես սահմանափակող ֆերմենտներ: ԴՆԹ-ի մեթիլացումը հայտնի է որպես փոփոխություն: Փոփոխության և սահմանափակման գործընթացներով բջիջները կարող են կտրել նաև օտարերկրյա ԴՆԹ-ն, որը վտանգ է ներկայացնում բջիջի համար ՝ միաժամանակ պահպանելով բջիջի կարևոր ԴՆԹ-ն:

ԴՆԹ-ի երկկողմանի կոնֆիգուրացիայի հիման վրա, ճանաչման հաջորդականությունները սիմետրիկ են տարբեր կրպակների վրա, բայց վարվում են հակառակ ուղղություններով: Հիշեցնենք, որ ԴՆԹ-ն ունի «ուղղություն», որը նշված է հատվածի վերջում ածխածնի տեսակից: 5 'վերջը ունի ֆոսֆատային խումբ, որը կցված է, իսկ մյուս 3' վերջում `հիդրոքսիլ խումբ: Օրինակ:

5 'վերջ -… գուանին, adenine, adenine, thymine, thymine, cytosine… - 3' վերջ

3 'վերջ -… ցիտոզին, thymine, thymine, adenine, adenine, guanine… - 5' վերջ

Եթե, օրինակ, սահմանափակող ֆերմենտը հատվում է գուանինի և ադենինի միջև հաջորդականության մեջ, ապա դա կաներ ինչպես հաջորդականությամբ, այնպես էլ հակառակ ծայրերով (քանի որ երկրորդ հաջորդականությունն անցնում է հակառակ ուղղությամբ): Քանի որ ԴՆԹ-ն կտրված է երկու տողերի վրա, կլինեն լրացնող ծայրեր, որոնք կարող են ջրածնային կապը միմյանց հետ: Այս ծայրերը հաճախ կոչվում են «կպչուն ծայրեր»:

Ի՞նչ է ԴՆԹ լիգազը:

Սահմանափակումային ֆերմենտներով արտադրված բեկորների կպչուն ծայրերը օգտակար են լաբորատոր պայմաններում: Դրանք կարող են օգտագործվել ինչպես ԴՆԹ բեկորներին միանալու համար, այնպես էլ տարբեր աղբյուրներից և տարբեր օրգանիզմներից: Հատվածները միասին պահվում են ջրածնային կապերով: Քիմիական տեսանկյունից ջրածնի պարտատոմսերը թույլ տեսարժան վայրեր են և կայուն չեն: Այնուամենայնիվ, օգտագործելով մեկ այլ տեսակի ֆերմենտ, պարտատոմսերը կարող են կատարվել մշտական:

ԴՆԹ-ի լիգազը շատ կարևոր ֆերմենտ է, որը գործում է ինչպես բջիջների ԴՆԹ-ի վերամշակման, այնպես էլ նորոգման մեջ: Այն գործում է ՝ օգնելով միանալ ԴՆԹ տողերի միասին: Այն աշխատում է ֆոսֆոդեսթերային կապը կատալիզացնելով: Այս կապը կովալենտային կապ է, վերը նշված ջրածնային կապից շատ ավելի ուժեղ և կարող է տարբեր բեկորներ միասին պահել: Երբ օգտագործվում են տարբեր աղբյուրներ, արդյունքում առաջացած վերականգնողական ԴՆԹ-ն, որն արտադրվում է, ունի գեների նոր համադրություն:

Սահմանափակման ֆերմենտի տեսակները

Սահմանափակման ֆերմենտների չորս լայն կատեգորիա կա ՝ I տիպի ֆերմենտներ, II տիպի ֆերմենտներ, III տիպի ֆերմենտներ և IV տիպի ֆերմենտներ: Բոլորն ունեն նույն հիմնական գործառույթը, բայց տարբեր տեսակները դասակարգվում են ՝ ելնելով դրանց ճանաչման հաջորդականության, թե ինչպես են դրանք քողարկում, դրանց կազմը և դրանց նյութերի պահանջները (կոֆակտորների անհրաժեշտությունն ու տիպը): Ընդհանրապես, I տիպի ֆերմենտները կտրում են ԴՆԹ-ն ճանաչման հաջորդականությանը հեռու գտնվող վայրերում. II տիպը կտրում է ԴՆԹ-ն ճանաչման հաջորդականության մեջ կամ մոտ: III տիպը կտրում է ԴՆԹ-ն `ճանաչման հաջորդականությամբ: և IV տիպը մաքրում է մեթիլացված ԴՆԹ-ն:

Աղբյուրները

  • Բիոլաբս, Նոր Անգլիա: «Սահմանափակման էնդոնուկլեայի տեսակները»: New England Biolabs. Reagents for the Life Sciences արդյունաբերության համար, www.neb.com/products/restriction-endonucleases/restriction-endonucleases/types-of-restriction-endonucleases.
  • Ռիես, Janeեյն Բ., Եւ Նիլ Ա. Քեմփբել: Քեմփբելի կենսաբանություն. Benjamin Cummings, 2011: