Los extremos del ADN se refieren a las propiedades de los extremos de las moléculas de ADN lineales , que en biología molecular se describen como "pegajosos" o "romas" 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 que no están apareadas. En los extremos romos , ambas hebras tienen la misma longitud, es decir, terminan en la misma posición de base, sin dejar bases desapareadas en ninguna de las hebras.
El concepto se utiliza en biología molecular , en clonación o en la subclonación, insertar ADN en un ADN vectorial . Dichos extremos pueden ser generados por enzimas de restricción que rompen la columna vertebral de fosfodiéster de la molécula en lugares específicos, que a su vez pertenecen a una clase más amplia de enzimas llamadas exonucleasas y endonucleasas . Una enzima de restricción que corta las cadenas principales de ambas hebras en ubicaciones no adyacentes deja un corte escalonado, generando dos extremos pegajosos superpuestos, mientras que una enzima que hace un corte recto (en ubicaciones directamente frente a frente en ambas hebras) genera dos extremos romos. . [1]
Una molécula de ADN monocatenaria no circular tiene dos extremos no idénticos, el extremo 3' y el extremo 5' (generalmente pronunciado "tres extremos primos" y "cinco extremos primos"). Los números se refieren a la numeración de los átomos de carbono en la desoxirribosa , que es un azúcar que forma una parte importante de la columna vertebral de la molécula de ADN. En la columna vertebral del ADN, el carbono 5' de una desoxirribosa está unido al carbono 3' de otra mediante un enlace fosfodiéster. El carbono 5' de esta desoxirribosa se une nuevamente al carbono 3' de la siguiente, y así sucesivamente.
Cuando una molécula de ADN es bicatenaria, como suele ser el ADN, las dos hebras corren en direcciones opuestas. Por tanto, un extremo de la molécula tendrá el extremo 3' de la hebra 1 y el extremo 5' de la hebra 2, y viceversa en el otro extremo. Sin embargo, el hecho de que la molécula tenga dos cadenas permite numerosas variaciones diferentes.
El extremo más simple del ADN de una molécula de doble cadena se llama extremo romo . Los extremos romos también se conocen como extremos no cohesivos. En una molécula de extremos romos, ambas hebras terminan en un par de bases . Los extremos romos no siempre son deseados en biotecnología, ya que cuando se utiliza una ADN ligasa para unir dos moléculas en una, el rendimiento es significativamente menor con extremos romos. Al realizar la subclonación, también tiene la desventaja de insertar potencialmente el ADN insertado en la orientación opuesta deseada. Por otro lado, los extremos romos siempre son compatibles entre sí. A continuación se muestra un ejemplo de un pequeño trozo de ADN con extremos romos:
5'- GATCTGACTGATGCGTATGCTAG -3'3'- CTAGACTGACTACGCATACGATCA -5'
Los extremos no romos se crean mediante varios salientes . Un saliente es un tramo de nucleótidos desapareados en el extremo de una molécula de ADN. Estos nucleótidos desapareados pueden estar en cualquier cadena, creando salientes 3' o 5'. Estos voladizos son en la mayoría de los casos palindrómicos.
El caso más simple de un saliente es el de un solo nucleótido. Generalmente es adenina y algunas ADN polimerasas la crean como un saliente 3' . Más comúnmente, esto se usa en la clonación de productos de PCR creados por dicha enzima. El producto se une a una molécula de ADN lineal con un saliente de timina en 3' . Dado que la adenina y la timina forman un par de bases , esto facilita la unión de las dos moléculas mediante una ligasa, dando lugar a una molécula circular. Aquí hay un ejemplo de un voladizo A:
5'- ACTTGACTA -3'3'- TAGACTGA -5'
Los salientes más largos se denominan extremos cohesivos o extremos adhesivos . Con mayor frecuencia son creados por endonucleasas de restricción cuando cortan el ADN. Muy a menudo cortan las dos hebras de ADN a cuatro pares de bases entre sí, creando un saliente 3' de cuatro bases en una molécula y un saliente 3' complementario en la otra. Estos extremos se llaman cohesivos porque se vuelven a unir fácilmente mediante una ligasa.
Por ejemplo, estos dos extremos "pegajosos" son compatibles:
5'- ATCTGACT GATGCGTATGCT -3'3'- TAGACTGACTACG CATACGA -5'
Además, dado que diferentes endonucleasas de restricción generalmente crean diferentes salientes, es posible crear un plásmido escindiendo un trozo de ADN (usando una enzima diferente para cada extremo) y luego uniéndolo a otra molécula de ADN con extremos recortados por las mismas enzimas. Dado que los salientes tienen que ser complementarios para que la ligasa funcione, las dos moléculas sólo pueden unirse en una orientación. Esto suele ser muy deseable en biología molecular .
Frente a cada hebra de ADN, normalmente vemos pares de adenina con timina y pares de citosina con guanina para formar una cadena complementaria paralela como se describe a continuación. Dos secuencias de nucleótidos que se corresponden de esta manera se denominan complementarias:
5'- ACTTGACT -3'3'- TAGACTGA -5'
Un extremo deshilachado se refiere a una región de una molécula de ADN de doble hebra (u otra multihebra) cerca del extremo con una proporción significativa de secuencias no complementarias; es decir, una secuencia en la que los nucleótidos de las cadenas adyacentes no coinciden correctamente:
5'- ATTCGACTAGGCA -3'3'- TAGACTGA CTACG -5'
El término "deshilachado" se utiliza porque los nucleótidos incorrectamente emparejados tienden a evitar la unión, pareciendo así similares a las hebras de un trozo de cuerda deshilachado.
Aunque también son posibles secuencias no complementarias en el medio del ADN de doble cadena, las regiones no coincidentes alejadas de los extremos no se denominan "deshilachadas".
Ronald W. Davis descubrió por primera vez las puntas adhesivas como producto de la acción de EcoRI , la endonucleasa de restricción . [2]
Los eslabones de los extremos adhesivos se diferencian en su estabilidad. La energía libre de formación se puede medir para estimar la estabilidad. Se pueden realizar aproximaciones de energía libre para diferentes secuencias a partir de datos relacionados con curvas de desnaturalización térmica UV de oligonucleótidos. [3] Además, las predicciones de simulaciones de dinámica molecular muestran que algunos enlaces de extremos adhesivos se estiran mucho más que otros. [4]
produce un extremo cohesivo (P4914) (ver usos )