끈적끈적하고 뭉툭한 끝단

Sticky and blunt ends

DNA 단부는 DNA를 절단하는 효소를 기반으로 끈적거리거나 뭉툭할 수 있는 DNA 분자 끝의 성질을 가리킨다. 제한효소는 엑소뉴클레아제와 엔도뉴클레아제라고 불리는 더 큰 종류의 효소에 속한다. 엑소뉴클레아제는 끝에서 뉴클레오티드를 제거하는 반면 엔도뉴클레아제는 DNA 내의 특정 위치에서 절단한다.

이 개념은 분자생물학, 복제학, 하위 클론화가 벡터 DNA에 DNA를 삽입할 때 사용된다. 그러한 끝은 DNA를 절단하는 제한 효소에 의해 생성될 수 있다. 시차적 절단은 두 개의 끈적끈적한 끝을 생성하는 반면, 직선 절단은 뭉툭한 끝을 생성한다.[1]

단일 가닥 DNA 분자

단일 가닥의 비원형 DNA 분자는 3의 끝과 5의 끝이라는 두 개의 비식별적인 끝을 가지고 있다(보통 "3의 프라이머리 끝"과 "5개의 프라이머리 끝"으로 발음된다). 이 숫자는 디옥시리보스에 들어 있는 탄소 원자의 수를 나타내는 것으로, 이것은 DNA 분자의 등뼈에서 중요한 부분을 이루는 설탕이다. DNA의 중추에서 디옥시리보스의 5' 탄소는 인광 결합 연계에 의해 다른 것의 3' 탄소와 연결된다. 이 디옥시리보스의 5' 탄소는 다시 다음 탄소의 3' 탄소와 연결되어 있다.

이중 가닥 분자의 변화

DNA의 분자가 이중으로 좌초될 때, 보통 DNA가 그렇듯이 두 가닥은 반대 방향으로 흐른다. 따라서 분자의 한쪽 끝에는 1번 가닥의 3' 끝과 2번 스트랜드의 5' 끝, 그리고 다른 쪽 끝의 5' 끝이 있을 것이다. 그러나 분자가 두 개의 좌초되어 있다는 사실은 수많은 다른 변화를 허용한다.

뭉툭한 끝

이중 좌초된 분자의 가장 단순한 DNA 끝은 뭉툭한 끝이라고 불린다. 무딘 끝은 또한 코팅되지 않은 끝으로도 알려져 있다. 무딘 분자에서는 양쪽 가닥이 염기쌍으로 끝난다. 두 개의 분자를 하나로 결합하기 위해 DNA 리가제를 사용할 때, 끝이 뭉툭하면 수율이 현저히 낮기 때문에 생명공학에서는 끝이 뭉툭한 것이 항상 바람직한 것은 아니다. 서브클론을 수행할 때 원하는 반대 방향으로 삽입 DNA를 잠재적으로 삽입하는 단점도 있다. 반면에 무뚝뚝한 끝은 언제나 서로 양립할 수 있다. 여기 끝이 뭉툭한 DNA의 작은 조각의 예가 있다. 

5'-GATCTGTCGTCGTATGTAGT-3'-'-CTAGACTGCATCATCA-5'

오버행과 끈적끈적한 끝

비번트 끝은 다양한 돌출부에 의해 만들어진다. 오버행(overhang)은 DNA 분자의 끝부분에 있는 무절제한 뉴클레오티드의 스트레칭이다. 이 손상되지 않은 뉴클레오티드는 3' 또는 5' 오버행(overhang)을 생성하면서 어느 한 가닥에 있을 수 있다. 이런 돌출행위는 대개의 경우 구각색이다.

오버행의 가장 간단한 경우는 단일 뉴클레오티드다. 이것은 종종 아데노신이고 몇몇 DNA 중합체들에 의해 3'의 돌출부로 만들어진다. 가장 일반적으로 이것은 그러한 효소에 의해 생성된 PCR 제품을 복제하는데 사용된다. 이 제품은 3' 티민 오버행으로 선형 DNA 분자와 결합된다. 아데닌과 티민은 염기쌍을 형성하기 때문에, 이것은 두 분자의 결합을 용이하게 하여 원형의 분자를 산출한다. A 오버행의 예는 다음과 같다. 

5'-ATCTA-3' 3'-TAGACTGA-5'

더 긴 돌출부를 응집력 있는 끝 또는 끈적끈적한 끝이라고 한다. 그것들은 DNA를 자를 때 제한적 내핵에 의해 만들어지는 경우가 대부분이다. 매우 자주 그들은 두 개의 DNA 가닥을 서로 4개의 염기쌍으로 자르는데, 한 분자에는 4개의 염기3'의 돌출부가, 다른 분자에는 보완3'의 돌출부가 생성된다. 이러한 끝은 리가스에 의해 쉽게 다시 결합되기 때문에 응집력이라고 불린다.

예를 들어, 이 두 "고착한" 끝은 양립할 수 있다. 

5'-ATCTGCGTGTATGCT-3'-TAGACTG CATACGA-5'

또한 다른 제약 엔도뉴클레아제는 보통 서로 다른 돌출부를 생성하기 때문에 DNA 조각(각 끝마다 다른 효소를 사용)을 배설한 다음 같은 효소에 의해 끝을 다듬은 다른 DNA 분자에 결합함으로써 플라스미드를 만들 수 있다. 리가제가 작용하려면 돌출부가 보완적이어야 하기 때문에 두 분자는 한 방향으로만 결합할 수 있다. 이것은 종종 분자생물학에서 매우 바람직하다.

닳은 끝

DNA의 각 한 가닥 건너편에서 우리는 전형적으로 아데닌과 티민, 그리고 구아닌과 시토신 쌍을 보고 아래 설명된 평행 보완 가닥을 형성한다. 이러한 방식으로 서로 대응되는 두 개의 뉴클레오티드 시퀀스를 보완이라고 한다. 

5'-ATCTGACT-3' 3'-TAGACTGA-5'
Frayed-dna.png

닳은 끝은 이중 좌초(또는 다른 다중 가닥) DNA 분자의 끝 부분과 비완성 시퀀스의 상당 부분을 가리킨다. 즉, 인접한 가닥의 뉴클레오티드가 정확하게 일치하지 않는 시퀀스: 

5'-ATCTGCA-3' 3'-TAGACTACG-5'

"파손"이라는 용어는 잘못 일치된 뉴클레오티드가 결합을 회피하는 경향이 있기 때문에, 따라서 주름진 로프의 가닥과 비슷하게 보이기 때문에 사용된다.

이중 좌초된 DNA의 중간에서 비완성 시퀀스도 가능하지만, 끝에서 떨어진 불일치 부위는 "파손"이라고 하지 않는다.

디스커버리

로널드 W. 데이비스는 처음으로 제한 엔도누클리스인 에코리(EcoRI)의 작용의 산물로 끈적끈적한 끝을 발견했다.[2]

힘

끈적끈적한 엔드 링크는 안정성이 다르다. 형성의 자유 에너지는 안정성을 추정하기 위해 측정할 수 있다. 자유 에너지 근사치는 올리고뉴클레오티드 UV 열 변성 곡선과 관련된 데이터로부터 다른 시퀀스에 대해 만들어질 수 있다.[3] 또한 분자역학 시뮬레이션을 통한 예측은 일부 끈끈한 엔드 링크가 다른 링크보다 훨씬 더 강하게 확장된다는 것을 보여준다.[4]

참조

  • Sambrook, Joseph; David Russell(2001). 분자 복제: 실험실 매뉴얼. 뉴욕: 콜드 스프링 하버 연구소 프레스, ISBN0879695765.
  1. ^ Sullivan, Mary (17 May 2016). Ball. ISBN 9780544819016. OCLC 949423125.
  2. ^ Gruber Foundation 홈페이지 The Gruber Foundation 2012-05-11 Wayback Machine에 보관된 Gruber Foundation
  3. ^ John SantaLucia Jr. (1997). "A unified view of polymer, dumbbell, and oligonucleotide DNA nearest-neighbor thermodynamics". Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 95 (4): 1460–1465. doi:10.1073/pnas.95.4.1460. PMC 19045. PMID 9465037.
  4. ^ Ehsan Ban and Catalin R Picu (2014). "Strength of DNA Sticky End Links". Biomacromolecules. 15 (1): 143–149. doi:10.1021/bm401425k. PMID 24328228.