نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل الآتي آلية عمل إنزيم القطع EcoRI. عند القراءة في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة، ما التتابع الذي يتعرف عليه إنزيم القطع ويقطعه؟
يدور السؤال حول إنزيم قطع محدد وهو EcoRI. دعونا نسترجع المقصود بإنزيمات القطع، وكيف يمكن استخدامها لتعديل الحمض النووي (DNA).
إنزيمات القطع أدوات مفيدة في مجال التكنولوجيا الحيوية؛ نظرًا لأنه يمكن استخدامها لقطع تتابعات DNA محددة؛ بحيث يمكن دمجها معًا بطرق مثيرة للاهتمام. اكتشفت إنزيمات القطع لأول مرة في البكتيريا؛ حيث استخدمتها البكتيريا بمثابة وسيلة للدفاع عن نفسها ضد الفيروسات. وهي تفعل ذلك عن طريق قطع DNA الخاص بالفيروس إلى أجزاء، فيعيق ذلك الفيروس عن إكمال دورة حياته.
هناك العديد من إنزيمات القطع، ولكل إنزيم منها تتابع DNA مستهدف خاص به يتعرف عليه ويقطعه. ويطلق على هذا التتابع «تتابع التعرف». تتابعات التعرف هذه تتابعات متناظرة، ما يعني أنها تقرأ بالطريقة نفسها من كلا الاتجاهين. تعد كلمة «رادار» مثالًا على التناظر؛ لأننا سنحصل على الكلمة نفسها سواء أقرأناها من اليمين إلى اليسار أو بالعكس.
التتابع GGATCC مثال على التناظر، وهو تتابع التعرف لإنزيم القطع BamHI. التتابع الموجود على الشريط في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة هو GGATCC. عندما نقرؤه في هذا الاتجاه، فإنه يقرأ GGATCC. إذا نظرنا إلى التتابع الموجود على الشريط المقابل في الاتجاه ثلاثة شرطة إلى خمسة شرطة، فسنرى أنه يقرأ GGATCC أيضًا عندما نقرؤه في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة.
إذن، عندما نتحدث عن التتابعات المتناظرة في DNA، فإن التتابع الموجود على الشريط في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة يكون هو نفسه التتابع الموجود على الشريط المقابل عندما يقرأ في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة. بالنسبة إلى الآلية التي يقطع بها هذا الإنزيم DNA، يمكننا رؤية ذلك هنا. كل إنزيم قطع له نمط قطع محدد، بالإضافة إلى وجود تتابع تعرف فريد خاص به.
الآن وبعد أن استرجعنا المعلومات الأساسية الخاصة بإنزيمات القطع، والآلية التي تقطع بها DNA باستخدام تتابعات التعرف الخاصة بها، هيا نحاول الإجابة عن السؤال.
في هذا السؤال، لدينا تتابع DNA، ونمط قطع لإنزيم القطع EcoRI. لتحديد تتابع التعرف، علينا تحديد التتابع المتناظر. إذا نظرنا إلى المنطقة التي يحدث فيها القطع، أي على الشريط في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة، فسنجد أن التتابع يقرأ AATT. نلاحظ أن هذا تتابع متناظر؛ لأنه يقرأ AATT أيضًا على الشريط المقابل في الاتجاه المعاكس. قد يكون هناك أجزاء أخرى من التتابع، لذا دعونا نستمر في البحث.
القاعدة التالية على الشريط في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة هي G. توجد القاعدة G أيضًا على الشريط في الاتجاه ثلاثة شرطة إلى خمسة شرطة؛ من ثم، يكون هذا المقطع جزءًا من التتابع المتناظر كذلك. إذا انتقلنا إلى قاعدة أخرى، فسنلاحظ القاعدة C على الشريط في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة. لكن على الشريط المقابل في الاتجاه المعاكس، هناك القاعدة T. إذن، لا يمتد التتابع المتناظر إلى هذا الحد، وبذلك لا تكون هذه القاعدة جزءًا من تتابع التعرف.
إذن، التتابع الموضح حتمًا سيكون تتابع التعرف. يقرأ التتابع GAATTC على الشريط في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة. بينما يقرأ على الشريط في الاتجاه ثلاثة شرطة إلى خمسة شرطة GAATTC عند قراءته في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة. هذا تتابع متناظر.
إذن، التتابع الذي يتعرف عليه إنزيم القطع EcoRI في الاتجاه خمسة شرطة إلى ثلاثة شرطة هو GAATTC.
