Πώς χρησιμοποιούνται τα ένζυμα περιορισμού στη λήψη δακτυλικών αποτυπωμάτων DNA

Τα ένζυμα περιορισμού είναι ένας τύπος ενδονουκλεασών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κοπή δίκλωνου DNA σε συγκεκριμένες περιοχές. Επιτρέπουν στους ερευνητές να αποκτήσουν επιθυμητά θραύσματα DNA από γονιδιωματικό DNA. Στη λήψη δακτυλικών αποτυπωμάτων DNA, μπορούν να χρησιμοποιηθούν περιοριστικά ένζυμα για την κοπή του DNA για να ληφθεί το μοτίβο ζωνών του STR.

Τα περιοριστικά ένζυμα είναι ενδονουκλεάσες που κόβουν το δίκλωνο DNA στη μέση του κλώνου σε συγκεκριμένες αλληλουχίες. Χρησιμοποιούνται σε μια ευρεία ποικιλία γονιδιωματικών μελετών όπως η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA, η μοριακή κλωνοποίηση, η ανάλυση πολυμορφισμού περιοριστικού θραύσματος (RFLP), η χαρτογράφηση DNA κ.λπ. Η αποτύπωση DNA είναι μια τεχνική στη βιοτεχνολογία που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών του DNA ή του Προφίλ DNA ενός συγκεκριμένου οργανισμού. Το προφίλ DNA δημιουργείται με βάση έναν τύπο επαναλαμβανόμενων στοιχείων γνωστών ως σύντομες διαδοχικές επαναλήψεις (STRs). Κατά τη λήψη δακτυλικών αποτυπωμάτων DNA, οι περιοχές STR υποβάλλονται σε πέψη με περιοριστικά ένζυμα για να ληφθεί ένα μοτίβο ζωνών που ονομάζεται προφίλ DNA .

Βασικές περιοχές που καλύπτονται

1. Τι είναι τα ένζυμα περιορισμού
– Ορισμός, Χαρακτηριστικά, Λειτουργία
2. Πώς χρησιμοποιούνται τα ένζυμα περιορισμού στη λήψη δακτυλικών αποτυπωμάτων DNA
– Ο ρόλος των περιοριστικών ενζύμων στη λήψη δακτυλικών αποτυπωμάτων DNA

Βασικοί όροι:Δακτυλικά αποτυπώματα DNA, ένζυμα περιορισμού, τοποθεσίες αναγνώρισης περιορισμού, σύντομες διαδοχικές επαναλήψεις (STR)

Τι είναι τα ένζυμα περιορισμού

Τα ένζυμα περιορισμού είναι οι ενδονουκλεάσες που διασπούν το δίκλωνο DNA σε συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA γνωστές ως θέσεις αναγνώρισης περιορισμού. Ως εκ τούτου, είναι ένας τύπος βιοχημικού ψαλιδιού. Τα περιοριστικά ένζυμα παράγονται φυσικά από βακτήρια για την άμυνα έναντι των βακτηριοφάγων. Αυτά τα ένζυμα απομονώνονται από βακτήρια και χρησιμοποιούνται για την κοπή DNA στο εργαστήριο. Η ικανότητα των περιοριστικών ενζύμων να κόβουν το DNA σε μια ακριβή τοποθεσία επιτρέπει στους ερευνητές να απομονώσουν τα επιθυμητά θραύσματα DNA από το γονιδιωματικό DNA. Η δράση δύο περιοριστικών ενζύμων φαίνεται στο σχήμα 1 .

Εικόνα 1:Ένζυμα περιορισμού

Πώς χρησιμοποιούνται τα περιοριστικά ένζυμα στο DNA Fingerprinting

Στο δακτυλικό αποτύπωμα DNA, τα μοτίβα των επαναλαμβανόμενων στοιχείων που ονομάζονται σύντομες διαδοχικές επαναλήψεις (STR) υποβάλλονται σε ανάλυση. Τα STR βρίσκονται στις κεντρομερείς περιοχές των χρωμοσωμάτων και ανήκουν στις μη κωδικοποιητικές περιοχές του γονιδιώματος. Ως εκ τούτου, τα STR είναι ένας τύπος δορυφορικού DNA. Έτσι, αλληλουχίες shorts νουκλεοτιδίων (2-6 ζεύγη βάσεων) επαναλαμβάνονται μεταβλητό αριθμό φορών σε STR. Δεδομένου ότι τα άτομα έχουν διαφορετικό αριθμό STR σε έναν δεδομένο τόπο. Επομένως, το προφίλ DNA είναι μοναδικό για ένα συγκεκριμένο άτομο. Υπό αυτή την έννοια, το δακτυλικό αποτύπωμα DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ταυτοποίηση ατόμων σε τεστ πατρότητας καθώς και σε ιατροδικαστικές έρευνες. Η τεχνική δακτυλικών αποτυπωμάτων DNA αναπτύχθηκε από τον Sir Alec Jeffreys το 1984. Η διαδικασία της λήψης δακτυλικών αποτυπωμάτων DNA περιγράφεται παρακάτω.

Το DNA πρέπει να απομονωθεί από ένα δεδομένο βιολογικό δείγμα όπως αίμα, σάλιο, σπέρμα κ.λπ.
Οι περιοχές STR ενισχύονται με PCR για να ληφθεί σημαντική ποσότητα DNA.
Το ενισχυμένο DNA μπορεί να υποβληθεί σε πέψη με ένζυμα περιορισμού.
Τα θραύσματα μπορούν να διαχωριστούν με ηλεκτροφόρηση γέλης με βάση το μέγεθός τους.

Διαφορετικά μοτίβα ζωνών των STR σε πολλά άτομα εμφανίζονται στην εικόνα 2.

Εικόνα 2:Μοτίβα STR

Γενικά, το ανθρώπινο DNA αποτελείται από 700.000 θέσεις αναγνώρισης περιορισμού σε όλο το γονιδίωμα. Ως εκ τούτου, ένας σημαντικός αριθμός τοποθεσιών αναγνώρισης περιορισμών μπορεί επίσης να βρεθεί εντός των περιοχών STR. Με την κοπή των STR με ένζυμα περιορισμού σε μια συγκεκριμένη θέση αναγνώρισης περιορισμού, μπορεί να ληφθεί ένα σχέδιο ζωνών. Λόγω του μεταβλητού αριθμού επαναλήψεων στις περιοχές STR, το μοτίβο ζωνών διαφέρει επίσης ανά άτομο.

Συμπέρασμα

Αναφορά:

1. «Δακτυλικά αποτυπώματα DNA». Encyclopædia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc., 15 Φεβρουαρίου 2016, Διαθέσιμο εδώ.

Εικόνα Ευγενική προσφορά:

1. "TaiIMae" By Inks002 στην Αγγλική Wikipedia (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
2. "D1S80Demo" By PaleWhaleGail στην αγγλική Wikipedia (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia