Hispanopedia WikiLos extremos del ADN se refieren a las propiedades de los extremos de las moléculas de ADN lineal, que en biología molecular se describen como "pegajosos" o "romos" según la forma de las hebras complementarias en el extremo. En los extremos pegajosos , una hebra es más larga que la otra (normalmente por al menos unos pocos nucleótidos), de modo que la hebra más larga tiene bases sin aparear. En los extremos romos , ambas hebras tienen la misma longitud, es decir, terminan en la misma posición de base, sin dejar bases sin aparear en ninguna de las hebras.
El concepto se utiliza en biología molecular , en clonación o en la subclonación de ADN insertado en ADN vector . Dichos extremos pueden generarse mediante enzimas de restricción que rompen el esqueleto fosfodiéster de la molécula en ubicaciones específicas, las cuales pertenecen a una clase más amplia de enzimas llamadas exonucleasas y endonucleasas . Una enzima de restricción que corta los esqueletos de ambas hebras en ubicaciones no adyacentes deja un corte escalonado, generando dos extremos cohesivos superpuestos, mientras que una enzima que realiza un corte recto (en ubicaciones directamente opuestas entre sí en ambas hebras) genera dos extremos romos. [ 1 ]
Moléculas de ADN monocatenario
Una molécula de ADN monocatenario no circular tiene dos extremos distintos: el extremo 3' y el extremo 5' (generalmente denominados "extremo 3'" y "extremo 5'"). Los números se refieren a la numeración de los átomos de carbono en la desoxirribosa , un azúcar que constituye una parte importante de la estructura principal de la molécula de ADN. En la estructura del ADN, el carbono 5' de una desoxirribosa se une al carbono 3' de otra mediante un enlace fosfodiéster. [ 2 ]
Variaciones en moléculas de doble cadena
Cuando una molécula de ADN es de doble cadena, como suele ser el caso, las dos cadenas discurren en direcciones opuestas. Por lo tanto, un extremo de la molécula tendrá el extremo 3' de la cadena 1 y el extremo 5' de la cadena 2, y viceversa en el otro extremo. [ 2 ] Sin embargo, el hecho de que la molécula sea de doble cadena permite numerosas variaciones diferentes.
Extremos romos
El extremo más simple de una molécula de ADN de doble cadena se denomina extremo romo . Los extremos romos también se conocen como extremos no cohesivos. En una molécula con extremo romo, ambas cadenas terminan en un par de bases . Los extremos romos no siempre son deseables en biotecnología, ya que al usar una ADN ligasa para unir dos moléculas en una, el rendimiento es significativamente menor con extremos romos. [ 3 ] Al realizar la subclonación, también presenta la desventaja de insertar potencialmente el ADN insertado en la orientación opuesta a la deseada. Por otro lado, los extremos romos siempre son compatibles entre sí. Aquí hay un ejemplo de un pequeño fragmento de ADN con extremo romo:
5'- GATCTGACTGATGCGTATGCTAGT -3' 3'- CTAGACTGACTACGCATACGATCA -5'
Voladizos y extremos pegajosos
Los extremos no romos se crean mediante varios salientes . Un saliente es un segmento de nucleótidos no apareados en el extremo de una molécula de ADN. Estos nucleótidos no apareados pueden estar en cualquiera de las hebras, creando salientes 3' o 5'. [ 3 ] En la mayoría de los casos, estos salientes son palindrómicos.
El caso más simple de un saliente es un nucleótido único. Generalmente se trata de adenina , que se crea como un saliente 3' por algunas ADN polimerasas . Su uso más común es en la clonación de productos de PCR generados por dicha enzima. El producto se une a una molécula de ADN lineal con un saliente de timina 3' . Dado que la adenina y la timina forman un par de bases , esto facilita la unión de ambas moléculas mediante una ligasa, dando como resultado una molécula circular. Aquí se muestra un ejemplo de un saliente de adenina:
5'- ATCTGACTA -3' 3'- TAGACTGA -5'
Los extremos cohesivos más largos se denominan extremos cohesivos o extremos pegajosos . [ 3 ] Suelen ser creados por endonucleasas de restricción al cortar el ADN. Con frecuencia, cortan las dos hebras de ADN a cuatro pares de bases de distancia, creando un extremo 3' de cuatro bases en una molécula y un extremo 3' complementario en la otra. Estos extremos se denominan cohesivos porque una ligasa los vuelve a unir fácilmente.
Por ejemplo, estos dos extremos "adhesivos" (salientes de 5' con cuatro bases) son compatibles:
5'- ATCTGACT GATGCGTATGCT -3' 3'- TAGACTGACTACG CATACGA -5'
Además, dado que las diferentes endonucleasas de restricción suelen generar extremos salientes distintos, es posible crear un plásmido escindiendo un fragmento de ADN (utilizando una enzima diferente para cada extremo) y uniéndolo a otra molécula de ADN cuyos extremos hayan sido recortados con las mismas enzimas. Como los extremos salientes deben ser complementarios para que la ligasa funcione, las dos moléculas solo pueden unirse en una orientación. Esto suele ser muy conveniente en biología molecular .
Los extremos cohesivos se pueden convertir en extremos romos mediante un proceso conocido como embotamiento, que consiste en rellenar el extremo cohesivo con nucleótidos complementarios. Esto produce un extremo romo; sin embargo, los extremos cohesivos suelen ser preferibles, lo que significa que el uso principal de este método es marcar el ADN utilizando nucleótidos radiomarcados para rellenar el hueco. [ 4 ] Los extremos romos también se pueden convertir en extremos cohesivos mediante la adición de secuencias de enlace de doble cadena que contienen secuencias de reconocimiento para endonucleasas de restricción que crean extremos cohesivos y la posterior aplicación de la enzima de restricción o mediante la adición de colas de homopolímeros, que se refiere a extender los extremos 3' de la molécula con un solo nucleótido, lo que permite el apareamiento específico con el nucleótido correspondiente (por ejemplo, poli-C con poli-G). [ 3 ]
Extremos deshilachados
Frente a cada hebra simple de ADN, normalmente vemos que la adenina se aparea con la timina y la citosina con la guanina para formar una hebra complementaria paralela, como se describe a continuación. Dos secuencias de nucleótidos que se corresponden entre sí de esta manera se denominan complementarias:
5'- ATCTGACT -3' 3'- TAGACTGA -5'
Un extremo deshilachado se refiere a una región de una molécula de ADN de doble cadena (u otra molécula de ADN de múltiples cadenas) cerca del extremo con una proporción significativa de secuencias no complementarias; es decir, una secuencia donde los nucleótidos en las cadenas adyacentes no coinciden correctamente:
5'- ATCTGACTAGGCA -3' 3'- TAGACTGA CTACG -5'
El término "deshilachado" se utiliza porque los nucleótidos que no coinciden correctamente tienden a evitar unirse, por lo que se parecen a las hebras de una cuerda que se está deshilachando.
Aunque también son posibles secuencias no complementarias en el centro del ADN de doble cadena, las regiones con secuencias no coincidentes alejadas de los extremos no se denominan "deshilachadas".
Descubrimiento
Ronald W. Davis fue el primero en descubrir los extremos pegajosos como producto de la acción de EcoRI , la endonucleasa de restricción . [ 5 ]
Fortaleza
Los enlaces terminales cohesivos difieren en su estabilidad. La energía libre de formación puede medirse para estimar la estabilidad. Se pueden realizar aproximaciones de la energía libre para diferentes secuencias a partir de datos relacionados con las curvas de desnaturalización térmica UV de oligonucleótidos. [ 6 ] Además, las predicciones de simulaciones de dinámica molecular muestran que algunos enlaces terminales cohesivos son mucho más resistentes al estiramiento que otros. [ 7 ]
Referencias
- Sambrook, Joseph ; David Russell (2001). Clonación molecular: un manual de laboratorio. Nueva York: Cold Spring Harbor Laboratory Press , ISBN 0879695765.
- ↑ Sullivan, Mary (17 de mayo de 2016). Ball . Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. ISBN 9780544819016OCLC 949423125
- 1 2 Maloy Hughes, Stanley Kelly (2013). Enciclopedia de genética de Brenner (2.ª ed.). Elsevier. ISBN 9780080961569.
- 1 2 3 4 Brown, Terence A. (2002), "Estudiando el ADN" , Genomas. 2.ª edición , Wiley-Liss , consultado el 10 de noviembre de 2024
- ↑ Brown, Terence A. (2010). Clonación genética y análisis de ADN: una introducción (6.ª ed.). Chichester: Wiley-Blackwell. p. 136. ISBN 978-1-4051-8173-0.
- ↑ Página principal de la Fundación Gruber | La Fundación Gruber archivada el 11 de mayo de 2012 en Wayback Machine
- ↑ John SantaLucia Jr. (1997). "Una visión unificada de la termodinámica de vecinos más cercanos del ADN de polímeros, mancuernas y oligonucleótidos" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos . 95 (4): 1460– 1465. doi : 10.1073/pnas.95.4.1460 . PMC 19045. PMID 9465037 .
- ↑ Ehsan Ban y Catalin R Picu (2014). "Fuerza de los enlaces de extremos cohesivos del ADN". Biomacromolecules . 15 (1): 143– 149. doi : 10.1021/bm401425k . PMID 24328228 .
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