Hoe worden restrictie-enzymen gebruikt bij DNA-vingerafdrukken

Restrictie-enzymen zijn een soort endonucleasen die kunnen worden gebruikt om dubbelstrengs DNA op specifieke regio's te knippen. Ze stellen onderzoekers in staat om gewenste DNA-fragmenten uit genomisch DNA te verkrijgen. Bij DNA-fingerprinting kunnen restrictie-enzymen worden gebruikt om DNA te knippen om het bandpatroon van STR te verkrijgen.

Restrictie-enzymen zijn endonucleasen die dubbelstrengig DNA in het midden van de streng knippen bij specifieke sequenties. Ze worden gebruikt in een breed scala van genomische studies zoals recombinante DNA-technologie, moleculaire klonering, restrictiefragment polymorfisme (RFLP) analyse, DNA-mapping, enz. DNA-fingerprinting is een techniek in de biotechnologie die wordt gebruikt voor het bepalen van de kenmerken van DNA of de DNA-profiel van een bepaald organisme. Het DNA-profiel wordt gegenereerd op basis van een type herhalende elementen die bekend staan als korte tandemherhalingen (STRs). Tijdens DNA-fingerprinting worden STR-regio's gedigereerd met restrictie-enzymen om een bandpatroon te verkrijgen dat het DNA-profiel wordt genoemd.

Key Areas Covered

1. Wat zijn restrictie-enzymen
- Definitie, functies, functie
2. Hoe worden restrictie-enzymen gebruikt bij DNA-vingerafdrukken
- De rol van beperking Enzymen in DNA-vingerafdrukken

Sleutelbegrippen: DNA-fingerprinting, restrictie-enzymen, restrictieherkenningslocaties, korte tandem-herhalingen (STRs)

Wat zijn restrictie-enzymen

Restrictie-enzymen zijn de endonucleasen die dubbelstrengig DNA splitsen bij specifieke DNA-sequenties die bekend zijn als restrictieherkenningslocaties. Daarom zijn ze een soort biochemische schaar. Restrictie-enzymen worden van nature geproduceerd door bacteriën ter verdediging tegen bacteriofagen. Deze enzymen worden geïsoleerd uit bacteriën en worden gebruikt om DNA in het laboratorium te knippen. Het vermogen van restrictie-enzymen om DNA op een precieze locatie te knippen, stelt onderzoekers in staat om gewenste DNA-fragmenten uit genomisch DNA te isoleren. De werking van twee restrictie-enzymen is weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1: Restrictie-enzymen

Hoe worden restrictie-enzymen gebruikt bij DNA-vingerafdrukken

Bij DNA-vingerafdrukken worden patronen van de herhalende elementen, korte tandem-herhalingen (STR's) genoemd, aan analyse onderworpen. STR's worden gevonden in de centromere gebieden van chromosomen en ze behoren tot de niet-coderende gebieden van het genoom. Daarom zijn STR's een soort satelliet-DNA. Zodoende worden korte-reeksen van nucleotiden (2-6 basenparen) een variabel aantal keren herhaald in STR's. Omdat individuen een ander aantal STR's op een gegeven locus hebben. Daarom is het DNA-profiel uniek voor een bepaald individu. In die zin kan DNA-vingerafdrukken worden gebruikt bij de identificatie van personen bij vaderschapstesten en bij forensisch onderzoek. De DNA-vingerafdruktechniek werd ontwikkeld door Sir Alec Jeffreys in 1984. De procedure voor DNA-vingerafdrukken wordt hieronder beschreven.

DNA moet worden geïsoleerd uit een bepaald biologisch monster zoals bloed, speeksel, sperma, enz.
STR-regio's worden geamplificeerd met PCR om een aanzienlijke hoeveelheid DNA te verkrijgen.
Geamplificeerd DNA kan worden onderworpen aan digestie met restrictie-enzymen.
De fragmenten kunnen worden gescheiden door gelelektroforese op basis van hun grootte.

Verschillende bandpatronen van STR's in verschillende individuen worden getoond in Figuur 2.

Figuur 2: STR-patronen

Over het algemeen bestaat menselijk DNA uit 700.000 restrictieherkenningslocaties door het gehele genoom. Daarom kan een aanzienlijk aantal restrictieherkenningslocaties ook worden gevonden binnen STR-gebieden. Door STRs te knippen door restrictie-enzymen op een bepaalde restrictieherkenningsplaats, kan een streeppatroon worden verkregen. Vanwege het variabele aantal herhalingen in STR-regio's, verschilt het bandpatroon ook per persoon.

Conclusie

Referentie:

1. "DNA-vingerafdrukken." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 15 februari 2016, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "TaiIMae" door Inks002 op de Engelse taal Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "D1S80Demo" door PaleWhaleGail op Engels Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

Wetenschap