نسخة الفيديو النصية
يوضح الشكل المبين العملية الأساسية لاستنساخ تتابع من الحمض النووي (DNA)، باستخدام بلازميد البكتيريا باعتباره ناقلًا. ما الإنزيم الذي يربط هيكل السكر والفوسفات في الحمض النووي بالبلازميد في الخطوة الثانية؟
يقدم هذا السؤال شكلًا يوضح العملية المستخدمة في استنساخ الحمض النووي (DNA). للإجابة عن هذا السؤال، دعونا نراجع بعض المصطلحات الأساسية المتعلقة باستنساخ DNA.
يتضمن استنساخ DNA عادة تكوين DNA المعاد الاتحاد. وDNA المعاد الاتحاد هو اتحاد جزيء DNA معزول من مصدرين مختلفين على الأقل. في الشكل الموضح، نرى مصدر DNA معزولًا من خلية بكتيرية، والمصدر الآخر معزولًا من كروموسوم بشري. يدمج DNA البكتيري، الموضح باللون البرتقالي؛ مع DNA البشري، الموضح باللون الأخضر. وDNA البكتيري هو نوع خاص من DNA يسمى DNA البلازميدي. البلازميدات قطع غير كروموسومية من DNA البكتيري، ما يعني أنها منفصلة عن الكروموسوم البكتيري. يمكن أن تحمل البلازميدات جينات إضافية، مثل جينات مقاومة المضادات الحيوية، التي يمكن أن تساعد البكتيريا في التكيف مع بيئاتها. وتتضاعف البلازميدات على نحو مستقل عن الكروموسوم البكتيري.
يدمج مصدرا DNA هذان لتكوين DNA المعاد الاتحاد الذي نراه هنا. بعد ذلك، يمكن نقل DNA المعاد الاتحاد هذا إلى خلايا بكتيرية حيث يمكن تكوين مستنسخات عندما تنقسم الخلايا ويتضاعف البلازميد نفسه. ولذلك نطلق على هذه العملية اسم استنساخ الحمض النووي (DNA).
لتكوين DNA المعاد الاتحاد، يجب قطع DNA المعزول من المصدرين. ولقطع DNA، نستخدم إنزيمات متخصصة تسمى إنزيمات القطع. يمكن لإنزيمات القطع أن تتعرف على تتابعات معينة من DNA تسمى تتابعات التعرف، وتقطعها. على سبيل المثال، إنزيم القطع EcoRI يقطع عند التتابع GAATTC الذي يمكننا رؤيته في هذا المربع الأسود. عندما يقطع إنزيم EcoRI الـ DNA، فإنه يقطعه بالنمط الموضح هنا. عندما يقطع إنزيم القطع DNA، فإنه يفعل ذلك عن طريق كسر الرابطة الفوسفاتية الثنائية الإستر في هيكل السكر والفوسفات في DNA، وهو ما نلاحظه هنا. إذن هذه هي الطريقة التي يمكن بها قطع البلازميد وDNA البشري، وهو ما نلاحظه في الشكل الموضح.
لنتناول الآن كيفية ربط جزيئي DNA هذين معًا. بعد قطع التتابع، ستلاحظ وجود امتدادات أو مناطق من قواعد DNA غير مزدوجة. تسمى هذه الامتدادات النهايات اللاصقة لأنها تميل إلى الالتصاق بعضها ببعض بسبب أزواج القواعد المتكاملة. وعليه، إذا قطعنا DNA البلازميدي البكتيري وDNA البشري بإنزيم القطع نفسه، فسيمكننا دمجهما معًا مرة أخرى بسبب وجود النهايات اللاصقة المتكاملة. في الشكل الموضح على اليسار، نلاحظ وجود النهايتين اللاصقتين على DNA البشري المقطوع مشارًا إليهما هنا بالسهمين الورديين. ونلاحظ وجود النهايتين اللاصقتين على DNA البلازميدي المقطوع هنا.
بما أن هذه النهايات متكاملة لأنها قطعت باستخدام إنزيم القطع نفسه، فيمكن ربطها معًا كما نرى هنا. عندما ترتبط هاتان النهايتان اللاصقتان معًا، سيظل هناك فراغ في هيكل السكر والفوسفات تكون بفعل إنزيم القطع. لملء هذا الفراغ وربط طرفي هيكل السكر والفوسفات مرة أخرى، يجب استخدام إنزيم آخر يسمى إنزيم الربط. وبمجرد ربط هيكلي السكر والفوسفات، يرتبط مصدرا DNA معًا تمامًا، ويمكن نقلهما إلى الخلايا البكتيرية من أجل استنساخ DNA.
بالعودة إلى السؤال، ستكون إجابتنا هي أن الإنزيم الذي يربط هيكل السكر والفوسفات في الحمض النووي (DNA) بالبلازميد في الخطوة الثانية بالشكل المبين هو إنزيم الربط.
