Фрагменты ограничения ДНК: получение, анализ и применение.
Restriction fragment
Рестрикционные фрагменты ДНК: получение, свойства и значение в молекулярной биологии. Разрезание ДНК рестриктазами, палиндромные участки, специфичность ферментов.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Фрагмент рестрикции – это фрагмент ДНК, полученный в результате расщепления цепи ДНК ферментом рестрикции (рестрикционными эндонуклеазами), процесс, называемый рестрикцией. Каждый фермент рестрикции обладает высокой специфичностью, распознавая определенную короткую последовательность ДНК, или сайт рестрикции, и разрезая обе цепи ДНК в конкретных точках внутри этого сайта. Большинство сайтов рестрикции являются палиндромами (последовательность нуклеотидов одинакова на обеих цепях при чтении в направлении 5'–3' каждой цепи) и имеют длину от четырех до восьми нуклеотидов. Один фермент рестрикции может производить множество разрезов из-за случайного повторения этих последовательностей в длинной молекуле ДНК, в результате чего образуется набор фрагментов рестрикции. Конкретная молекула ДНК всегда будет давать один и тот же набор фрагментов рестрикции при воздействии одного и того же фермента рестрикции. Фрагменты рестрикции могут быть проанализированы с помощью таких методов, как гель-электрофорез, или использованы в технологии рекомбинантной ДНК.
A restriction fragment is a DNA fragment resulting from the cutting of a DNA strand by a restriction enzyme (restriction endonucleases), a process called restriction. Each restriction enzyme is highly specific, recognising a particular short DNA sequence, or restriction site, and cutting both DNA strands at specific points within this site. Most restriction sites are palindromic, (the sequence of nucleotides is the same on both strands when read in the 5' to 3' direction of each strand), and are four to eight nucleotides long. Many cuts are made by one restriction enzyme because of the chance repetition of these sequences in a long DNA molecule, yielding a set of restriction fragments. A particular DNA molecule will always yield the same set of restriction fragments when exposed to the same restriction enzyme. Restriction fragments can be analyzed using techniques such as gel electrophoresis or used in recombinant DNA technology.
Приложения
В технологии рекомбинантной ДНК используются специфические рестрикционные эндонуклеазы, которые выделяют конкретный ген и разрезают сахарно-фосфатный остов в разных точках (сохраняя симметрию), в результате чего фрагменты рестрикции двухцепочечной ДНК имеют одноцепочечные концы. Эти короткие одноцепочечные выступы, называемые липкими концами, могут образовывать водородные связи с комплементарными липкими концами на любой другой ДНК, разрезанной тем же ферментом (например, на бактериальной плазмиде). При электрофорезе в агарозном геле фрагменты рестрикции образуют полосатый рисунок, характерный для исходной молекулы ДНК и использованной рестрикционной эндонуклеазы; например, относительно небольшие молекулы ДНК вирусов и плазмид можно идентифицировать просто по их рисункам фрагментов рестрикции. Если нуклеотидные различия двух различных аллелей находятся внутри участка распознавания определенной рестрикционной эндонуклеазы, то расщепление сегментов ДНК от индивидуумов с разными аллелями этого гена этой эндонуклеазой приведет к образованию различных фрагментов, каждый из которых даст уникальный полосатый рисунок при электрофорезе.
In recombinant DNA technology, specific restriction endonucleases are used that will isolate a particular gene and cleave the sugar phosphate backbones at different points (retaining symmetry), so that the double stranded restriction fragments have single stranded ends. These short extensions, called sticky ends, can form hydrogen bonded base pairs with complementary sticky ends on any other DNA cut with the same enzyme (such as a bacterial plasmid). In agarose gel electrophoresis, the restriction fragments yield a band pattern characteristic of the original DNA molecule and restriction enzyme used, for example the relatively small DNA molecules of viruses and plasmids can be identified simply by their restriction fragment patterns. If the nucleotide differences of two different alleles occur within the restriction site of a particular restriction enzyme, digestion of segments of DNA from individuals with different alleles for that particular gene with that enzyme would produce different fragments and that will each yield different band patterns in gel electrophoresis.