Hur används restriktionsenzymer i DNA-fingeravtryck

Restriktionsenzymer är en typ av endonukleaser som kan användas för att skära dubbelsträngat DNA i specifika regioner. De tillåter forskare att erhålla önskade DNA-fragment från genomiskt DNA. Vid DNA-fingeravtryck kan restriktionsenzymer användas för att skära DNA för att erhålla bandningsmönstret av STR.

Restriktionsenzymer är endonukleaser som skär dubbelsträngat DNA vid mitten av strängen vid specifika sekvenser. De används i en mängd olika genomiska studier, såsom rekombinant DNA-teknik, molekylär kloning, restriktionsfragmentpolymorfism (RFLP) -analys, DNA-kartläggning etc. DNA-fingeravtryck är en teknik inom bioteknik som används för bestämning av DNA-eller DNA-profil för en viss organism. DNA-profilen alstras baserat på en typ av upprepande element kända som korta tandemrepetitioner (STRs). Under DNA-fingeravtryck digereras STR-regioner med restriktionsenzymer för erhållande av ett bandmönster som kallas DNA-profilen.

Viktiga områden som omfattas

1. Vad är restriktionsenzymer
     - Definition, Funktioner, Funktion
2. Hur används restriktionsenzymer i DNA-fingeravtryck
     - Roll av restriktionsenzymer i DNA-fingeravtryck

Viktiga termer: DNA-fingeravtryck, begränsningsenzymer, restriktionskännetecken, korta tandemupprepningar (STRs)

Vad är restriktionsenzymer

Restriktionsenzymer är endonukleaser som klyver dubbelsträngat DNA vid specifika DNA-sekvenser som är kända som restriktionsigenkänningssäten. Därför är de en typ av biokemisk sax. Restriktionsenzymer produceras naturligt av bakterier för försvar mot bakteriofager. Dessa enzymer isoleras från bakterier och används för att skära DNA i laboratoriet. Förmågan hos restriktionsenzymer att skära DNA vid ett exakt läge tillåter forskare att isolera önskade DNA-fragment från genomiskt DNA. Verkan av två restriktionsenzymer visas i Figur 1.

Figur 1: Restriktionsenzymer

Hur används restriktionsenzymer i DNA-fingeravtryck

Vid DNA-fingeravtryck utsätts mönster för de upprepande elementen som kallas korta tandemrecept (STR) för analys. STRs finns i de centromera områdena av kromosomer, och de hör till de icke-kodande regionerna av genomet. Därför är STRs en typ av satellit-DNA. Således upprepas shortsekvenser av nukleotider (2-6 baspar) ett varierat antal gånger i STRs. Eftersom individer har ett annorlunda antal STR i ett visst läge. Därför är DNA-profilen unik för en viss individ. På så sätt kan DNA-fingeravtryck användas vid identifiering av individer i faderskapstestning såväl som i rättsmedicinska undersökningar. DNA-fingeravtryckstekniken utvecklades av Sir Alec Jeffreys 1984. Proceduren för DNA-fingeravtryck beskrivs nedan.

1. DNA bör isoleras från ett givet biologiskt prov, såsom blod, saliv, sperma, etc.
2. STR-regioner amplifieras genom PCR för att erhålla en avsevärd mängd DNA.
3. Förstärkt DNA kan utsättas för digestion med restriktionsenzymer.
4. Fragmenten kan separeras genom gelelektrofores baserat på deras storlek.

Olika bandmönster av STR i flera individer visas i figur 2.

Figur 2: STR Mönster

I allmänhet består humant DNA av 700 000 restriktionsigenkänningssäten i hela genomet. Därför kan ett betydande antal restriktionsgenkänningsställen också hittas inom STR-regioner. Genom att skära STRs genom restriktionsenzymer vid ett särskilt restriktionsigenkänningssätt kan ett bandningsmönster erhållas. På grund av det varierande antalet upprepningar i STR-regioner skiljer sig bandmönstret också per person.

Slutsats

Restriktionsenzymer är en typ av endonukleaser som kan användas för att skära dubbelsträngat DNA i specifika regioner. De tillåter forskare att erhålla önskade DNA-fragment från genomiskt DNA. Vid DNA-fingeravtryck kan restriktionsenzymer användas för att skära DNA för att erhålla bandningsmönstret av STR.

Referens:

1. "DNA-fingeravtryckning". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 15 Feb. 2016, Tillgänglig här.

Image Courtesy:

1. "TaiIMae" Av Inks002 på engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "D1S80Demo" Av PaleWhaleGail på engelska Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia