نهايات لزجة وغير حادة

This article needs additional citations for verification. Please help improve this article by adding citations to reliable sources. Unsourced material may be challenged and removed. Find sources: "Sticky and blunt ends" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (February 2017) (Learn how and when to remove this message)

تشير نهايات الحمض النووي إلى خصائص نهايات جزيئات الحمض النووي الخطية ، والتي توصف في علم الأحياء الجزيئي بأنها "لزجة" أو "غير حادة" بناءً على شكل الخيوط التكميلية عند النهاية. في النهايات اللاصقة ، يكون أحد الخيوط أطول من الآخر (عادةً ببضعة نيوكليوتيدات على الأقل)، بحيث يحتوي الخيط الأطول على قواعد غير مقترنة. في النهايات غير الحادة ، يكون كلا السلسلتين متساويين في الطول - أي أنهما ينتهيان في نفس موضع القاعدة، ولا يتركان أي قواعد غير مقترنة على أي من السلسلتين.

يُستخدم المفهوم في علم الأحياء الجزيئي ، أو في الاستنساخ ، أو عند إدخال الحمض النووي في الحمض النووي المتجه عن طريق الاستنساخ الفرعي . قد يتم إنشاء مثل هذه النهايات بواسطة إنزيمات القيد التي تكسر العمود الفقري للجزيء الفوسفوديستر في مواقع محددة، والتي تنتمي بدورها إلى فئة أكبر من الإنزيمات تسمى النوكليازات الخارجية والنوكليازات الداخلية . إن إنزيم القيد الذي يقطع العمود الفقري لكلا السلسلتين في مواقع غير متجاورة يترك قطعًا متدرجًا، مما يؤدي إلى توليد نهايتين لزجتين متداخلتين، بينما الإنزيم الذي يقوم بقطع مستقيم (في مواقع مباشرة مقابل بعضها البعض على كلا السلسلتين) يولد نهايتين غير حادتين. ^[1]

يحتوي جزيء DNA أحادي السلسلة غير الدائري على طرفين غير متطابقين، الطرف 3' والطرف 5' (عادة ما يتم نطقهما "الطرف الثلاثي الأولي" و"الطرف الخامس الأولي"). تشير الأرقام إلى ترقيم ذرات الكربون في الديوكسي ريبوز ، وهو سكر يشكل جزءًا مهمًا من العمود الفقري لجزيء DNA. في العمود الفقري للحمض النووي، يرتبط الكربون 5' من أحد الديوكسي ريبوز بالكربون 3' من آخر بواسطة رابطة فسفودايستر. يرتبط الكربون 5' من هذا الديوكسي ريبوز مرة أخرى بالكربون 3' من التالي، وهكذا.

عندما يكون جزيء DNA مزدوج السلسلة، كما هو الحال عادة في DNA، فإن السلسلتين تسيران في اتجاهين متعاكسين. وبالتالي، فإن أحد طرفي الجزيء سيكون له الطرف 3' للسلسلة 1 والطرف 5' للسلسلة 2، والعكس صحيح في الطرف الآخر. ومع ذلك، فإن حقيقة أن الجزيء مزدوج السلسلة تسمح بالعديد من الاختلافات المختلفة.

يُطلق على أبسط نهاية للحمض النووي لجزيء مزدوج السلسلة اسم النهاية غير الحادة . وتُعرف الأطراف غير الحادة أيضًا بالنهايات غير المتماسكة. في الجزيء ذي النهاية غير الحادة، تنتهي كلتا السلسلتين بزوج قاعدي . لا تكون الأطراف غير الحادة مرغوبة دائمًا في التكنولوجيا الحيوية لأنه عند استخدام رباط الحمض النووي لربط جزيئين في جزيء واحد، يكون العائد أقل بكثير مع الأطراف غير الحادة. عند إجراء الاستنساخ الفرعي، يكون له أيضًا عيب إدخال الحمض النووي المُدرج في الاتجاه المعاكس المرغوب. من ناحية أخرى، تكون الأطراف غير الحادة متوافقة دائمًا مع بعضها البعض. فيما يلي مثال لقطعة صغيرة من الحمض النووي ذي النهاية غير الحادة:

5'- جاتكتجاكتجاتججكتاتجتاكتاجت -3'
3'- CTAGACTGACTACGCATACGATCA -5'

يتم إنشاء نهايات غير حادة من خلال نتوءات مختلفة . النتوء هو امتداد من النيوكليوتيدات غير المزدوجة في نهاية جزيء الحمض النووي. يمكن أن تكون هذه النيوكليوتيدات غير المزدوجة في أي من السلسلتين، مما يؤدي إلى إنشاء نتوءات بطول 3' أو 5'. تكون هذه النتوءات في معظم الحالات متناظرة.

أبسط حالة للنتوء هي نوكليوتيد واحد. غالبًا ما يكون الأدينين ويتكون كنواة 3' بواسطة بعض بوليميرات الحمض النووي . يستخدم هذا بشكل شائع في استنساخ منتجات تفاعل البوليميراز المتسلسل التي ينتجها مثل هذا الإنزيم. يتم ربط المنتج بجزيء DNA خطي مع نتوء ثايمين 3' . نظرًا لأن الأدينين والثايمين يشكلان زوجًا قاعديًا ، فإن هذا يسهل ربط الجزيئين بواسطة ربيط، مما ينتج عنه جزيء دائري. فيما يلي مثال على نتوء A:

5'- أتكتجاكتا -3'
3'- TAGACTGA -5'

تُسمى النتوءات الأطول بالنهايات المتماسكة أو النهايات اللاصقة . غالبًا ما يتم إنشاؤها بواسطة نوكليازات القيد عندما تقطع الحمض النووي. غالبًا ما تقطع سلسلتي الحمض النووي على بعد أربعة أزواج من القواعد من بعضها البعض، مما يخلق نتوءًا رباعي القواعد 3' في جزيء واحد ونتوءًا مكملًا 3' في الجزيء الآخر. تسمى هذه النهايات متماسكة لأنها يمكن ربطها معًا بسهولة بواسطة رباط.

على سبيل المثال، هذه النهايات "اللزجة" متوافقة:

5'- ATCTGACT         GATGCGTATGCT -3'
3'- TAGACTGACTACG         CATACGA -5'

بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن نوكليازات التقييد المختلفة عادةً ما تخلق نتوءات مختلفة، فمن الممكن إنشاء بلازميد عن طريق استئصال قطعة من الحمض النووي (باستخدام إنزيم مختلف لكل نهاية) ثم ربطها بجزيء حمض نووي آخر بنهايات مقطوعة بنفس الإنزيمات. نظرًا لأن النتوءات يجب أن تكون متكاملة حتى تعمل الليجاز، يمكن للجزيئين الانضمام في اتجاه واحد فقط. غالبًا ما يكون هذا مرغوبًا فيه للغاية في علم الأحياء الجزيئي .

على الجانب الآخر من كل خيط مفرد من الحمض النووي، نرى عادةً زوجًا من الأدينين مع الثايمين ، وزوجًا من السيتوزين مع الجوانين لتشكيل خيط مكمل متوازي كما هو موضح أدناه. يشار إلى تسلسلين من النوكليوتيدات يتوافقان مع بعضهما البعض بهذه الطريقة باسم المكملين:

5'- ATCTGACT -3'
3'- TAGACTGA -5'

تشير النهاية المهترئة إلى منطقة من جزيء الحمض النووي مزدوج السلسلة (أو متعدد السلسلة) بالقرب من النهاية مع نسبة كبيرة من التسلسلات غير التكميلية؛ أي التسلسل حيث لا تتطابق النيوكليوتيدات الموجودة على الخيوط المجاورة بشكل صحيح:

5'- ATCTGACTAGGCA -3'
3'- TAGACTGA CTACG -5'

يتم استخدام مصطلح "متهالك" لأن النوكليوتيدات المتطابقة بشكل غير صحيح تميل إلى تجنب الترابط، وبالتالي تبدو مشابهة للخيوط في قطعة الحبل المتهالكة.

على الرغم من أن وجود تسلسلات غير متكاملة أمر ممكن أيضًا في منتصف الحمض النووي مزدوج السلسلة، فإن المناطق غير المتطابقة البعيدة عن النهايات لا يشار إليها باسم "المهترئة".

كان رونالد دبليو ديفيس أول من اكتشف النهايات اللزجة كمنتج لفعل EcoRI ، نوكلياز القيد . ^[2]

تختلف الروابط النهائية اللزجة في استقرارها. يمكن قياس الطاقة الحرة للتكوين لتقدير الاستقرار. يمكن إجراء تقريبات الطاقة الحرة لتسلسلات مختلفة من البيانات المتعلقة بمنحنيات التحلل الحراري للأشعة فوق البنفسجية للأليغونوكليوتيدات. ^[3] كما تظهر التنبؤات من محاكاة الديناميكيات الجزيئية أن بعض الروابط النهائية اللزجة أقوى بكثير في التمدد من غيرها. ^[4]

• سامبروك، جوزيف ؛ ديفيد راسل (2001). الاستنساخ الجزيئي: دليل مختبري. نيويورك: مطبعة مختبر كولد سبرينج هاربور ، رقم ISBN  0879695765 .