கட்டுப்பாட்டு நொதிகளும் DNA லிகேஸும் (Restriction Endonucleases & DNA Ligase)
ஏன் இது முக்கியம்? தடுப்பு நொதிகள் மரபணு பொறியியலின் "கத்தரிக்கோல்" — இவை இல்லாமல் குறிப்பிட்ட DNA பகுதிகளை வெட்ட முடியாது, செருகவும் முடியாது. DNA லிகேஸ் "பசை" போல் இணைக்கிறது.
EcoRI → GAATTC palindrome → 5′-AATT ஒட்டும் முனைகள்; லிகேஸ் phosphodiester பிணைப்பை மூடும் — இந்த இரண்டை ஒரே தொடரில் நினைவில் வைக்கலாம்.
- கண்ணாடிக் குழலில் (in vitro) DNA ஐ வெட்டல், இணைத்தல், பிரதிபண்ணல் ஆகியவற்றுக்குத் தேவையான நொதியங்களை இனங்காணல்.
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசு (restriction endonuclease) எவ்வாறு குறிப்பிட்ட தொடரியில் DNA ஐ வெட்டுகிறது என விளக்குதல்.
- DNA இலிகேஸ் (DNA ligase) பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பினால் DNA துண்டங்களை இணைத்து மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA ஐ உருவாக்குவதை விபரித்தல்.
கண்ணாடிக் குழலினுள் (in vitro) DNA இன் வெட்டல், இணைத்தல், பிரதிபண்ணல் ஆகிய தொழில்களுக்கு நொதியங்கள் தேவைப்படுகின்றன. பரம்பரையலகுத் தொழினுட்பவியலில் (gene technology) DNA ஐ துல்லியமான தானங்களில் வெட்டுவதும், வெவ்வேறு மூலங்களிலிருந்து பெறப்பட்ட துண்டங்களை இணைப்பதும் அடிப்படையானவை.
1. ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசுகள் (Restriction Endonucleases)
EcoRI restriction enzyme bound to DNA
Wikipedia → · CC
கலங்களில் வெவ்வேறு தொழில்களைக் கொண்ட பல வகையான நிய+க்கிளியேசுகள் (nucleases) காணப்படுகின்றன. இவற்றுள் DNA இன் குறிப்பிட்ட தொடரிகளை (specific sequences) இனங்கண்டு, அத்தானங்களிலோ அல்லது அவற்றுக்கு அருகிலோ DNA ஐ வெட்டக்கூடிய நொதியங்கள் ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசுகள் (மட்டுப்படுத்தல் நொதியங்கள் / restriction enzymes) எனப்படும். DNA தொடரி வெட்டப்படும் தானம் ரெஸ்டிரிக்ஷன் தானம் அல்லது வெட்டுத் தானம் (restriction site / cleavage site) எனப்படும்.
உதாரணம்: EcoRI — மூலம்: E. coli எனும் பாக்டீரியா. இந்நொதியம் ஒரு குறிப்பிட்ட தொடரியை இனங்கண்டு அத்தானத்தில் DNA ஐ வெட்டுகிறது.
2. DNA இலிகேஸ் (DNA Ligase)
DNA ligase sealing a nick in DNA repair
Wikipedia → · CC
வெவ்வேறு மூலங்களிலிருந்து வெட்டியெடுக்கப்பட்ட DNA துண்டங்களை பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பை (phosphodiester bond) உருவாக்கி இணைப்பதன் மூலம் மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA மூலக்கூறுகளை (recombinant DNA molecules) பெறுவதற்கு DNA இலிகேஸ் பயன்படுகின்றது. இது அருகிலுள்ள நிய+க்கிளியோரைட்டுகளுக்கிடையேயான இடைவெளியை அடைத்து தொடர்ச்சியான பட்டிகையை உருவாக்குகிறது.
பரம்பரையலகுத் தொழினுட்பவியலில் T4 DNA இலிகேஸ் மிகப் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் DNA இணைக்கும் நொதியமாகும். இந்நொதியத்தின் மூலம் T4 பாக்டீரியம் விழுங்கி (T4 bacteriophage) ஆகும்.
3. EcoRI மூலம் வெட்டியும் DNA இலிகேஸ் மூலம் இணைத்தும்
Recombinant plasmid formation
Wikipedia → · CC
NIE உரு 7.28 இல் காட்டப்படுவது போல், வெவ்வேறு மூலங்களின் DNA ஐ ஒரே ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியத்தால் (EcoRI) வெட்டினால், ஒத்த நிரப்பு வால்கள் கொண்ட துண்டங்கள் கிடைக்கும். இவற்றைக் கலந்து DNA இலிகேஸ் மூலம் இணைத்தால் மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA மூலக்கூறு உருவாகிறது. இதுவே மீளச்சேர்க்கைக்குரிய காவிகளை (recombinant vectors) உருவாக்குவதிலும் பயன்படுகிறது — ஆர்வத்துக்குரிய பரம்பரையலகும் (gene of interest) காவியும் (பிளாஸ்மிட் அல்லது வைரசுக்குரிய DNA) ஒரே நொதியத்தால் வெட்டப்பட்டு, ஒன்றாகக் கலக்கப்பட்டு DNA இலிகேஸால் இணைக்கப்படுகின்றன.
| நொதியம் (Enzyme) | தொழில் (Function) | பிணைப்பு (Bond) |
|---|---|---|
| ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசு (Restriction endonuclease) | குறிப்பிட்ட தொடரியை இனங்கண்டு DNA ஐ வெட்டுதல் | பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பை உடைத்தல் |
| DNA இலிகேஸ் (DNA ligase) | DNA துண்டங்களை இணைத்தல் | பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பை உருவாக்கல் |
Genetic Engineering
Amoeba Sisters
- DNA இலிகேஸ் / DNA ligase
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசு / Restriction endonuclease
- DNA பொலிமரேஸ் / DNA polymerase
- கெலிக்கேசு / Helicase
- பிறைமேசு / Primase
பதில் / Answer
- தோற்றத்தானம் / Origin
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் தானம் (வெட்டுத் தானம்) / Restriction site
- முளைவகைப் பெருக்கத் தானம் / Cloning site
- தூண்டித் தானம் / Primer site
- -
பதில் / Answer
- T4 பாக்டீரியம் விழுங்கி / T4 bacteriophage
- E. coli
- Thermus aquaticus
- H. influenzae
- B. amyloliquefaciens
பதில் / Answer
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியம் / Restriction enzyme
- DNA இலிகேஸ் / DNA ligase
- நிய+க்கிளியேசு / Nuclease
- ரிவேஸ் ரான்ஸ்கிரிப்டேஸ் / Reverse transcriptase
- -
பதில் / Answer
- ஐதரசன் பிணைப்பு / Hydrogen bond
- பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பு / Phosphodiester bond
- பெப்ரைட் பிணைப்பு / Peptide bond
- கிளைக்கோசிடிக் பிணைப்பு / Glycosidic bond
- -
பதில் / Answer
- Taq DNA பொலிமரேஸ் / Taq DNA polymerase
- T4 DNA இலிகேஸ் / T4 DNA ligase
- EcoRI
- DNAse
- -
பதில் / Answer
- E. coli
- T4 பாக்டீரியம் விழுங்கி / T4 bacteriophage
- Thermus aquaticus
- மனிதக் கலம் / Human cell
- -
பதில் / Answer
- நிரப்பு DNA (cDNA) / Complementary DNA
- மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA / Recombinant DNA
- படித்தகட்டு DNA / Template DNA
- வட்ட DNA / Circular DNA
- -
பதில் / Answer
- அவை வெவ்வேறு பருமனுள்ளவை / They are different sizes
- அவை நிரப்பு வால்களைக் (overhangs) கொண்டவை / They carry complementary overhangs
- அவை வட்டமானவை / They are circular
- அவை RNA ஆனவை / They are RNA
- -
பதில் / Answer
- வெட்டல், இணைத்தல், பிரதிபண்ணல் / Cutting, joining, copying
- ஒட்சியேற்றம், தாழ்த்தல், நீராற்பகுப்பு / Oxidation, reduction, hydrolysis
- தொகுப்பு, சுரப்பு, செரிமானம் / Synthesis, secretion, digestion
- -
- -
பதில் / Answer
- ஐதரசன் பிணைப்பு / Hydrogen bond
- பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பு / Phosphodiester bond
- பெப்ரைட் பிணைப்பு / Peptide bond
- அயனிப் பிணைப்பு / Ionic bond
- -
பதில் / Answer
- வெவ்வேறு நொதியங்களால் / With different enzymes
- ஒரே ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியத்தால் / With the same restriction enzyme
- DNA இலிகேஸால் / With DNA ligase
- பொறிமுறை விசையால் மட்டும் / By mechanical force only
- -
பதில் / Answer
- DNA ஐ இணைக்கிறது / Joins DNA
- DNA ஐ வெட்டுகிறது / Cleaves DNA
- DNA ஐ பிரதிபண்ணுகிறது / Copies DNA
- DNA ஐ சுருளடைக்கிறது / Supercoils DNA
- -
பதில் / Answer
- இரட்டைச் சுருளைக் குலைக்கிறது / Unwinds the double helix
- ஒகசாக்கி துண்டங்களின் இடைவெளிகளை அடைக்கிறது / Seals gaps between Okazaki fragments
- தூண்டியை உருவாக்குகிறது / Makes the primer
- தொடரியை வாசிக்கிறது / Reads the sequence
- -
பதில் / Answer
- எழுமாறான தானங்களில் / At random sites
- குறிப்பிட்ட இனங்காணும் தொடரிகளில் அல்லது அருகில் / At or near specific recognition sequences
- DNA இன் முனைகளில் மட்டும் / Only at the ends
- தொடக்க கோடோனில் / At the start codon
- -
பதில் / Answer
- DNA இலிகேஸ் / DNA ligase
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியங்களால் வெட்டல் / Cutting with restriction enzymes
- ரைபோசோம் / Ribosomes
- DNA பொலிமரேஸ் / DNA polymerase
- -
பதில் / Answer
- முனைகளிலிருந்து மட்டும் / Only from the ends
- மூலக்கூறின் உள்ளே / Within the molecule
- ஒரு பட்டிகையில் மட்டும் / Only one strand always
- தொடக்கத்தில் மட்டும் / Only at the start
- -
பதில் / Answer
- DNA இலிகேஸ் / DNA ligase
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியம் / Restriction enzyme
- கெலிக்கேசு / Helicase
- டோபோஐசோமரேசு / Topoisomerase
- -
பதில் / Answer
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசு / Restriction endonuclease
- DNA இலிகேஸ் / DNA ligase
- DNAse
- என்டோநிய+க்கிளியேசு / Endonuclease
- -
பதில் / Answer
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியம் / Restriction enzyme
- DNA இலிகேஸ் / DNA ligase
- மின்னயனம் / Electrophoresis
- ரைபோசோம் / Ribosome
- -
பதில் / Answer
- நீளமான எழுமாறான தொடரிகள் / Long random sequences
- குறிப்பிட்ட, துல்லியமான தொடரிகள் / Specific, precise sequences
- RNA தொடரிகள் மட்டும் / Only RNA sequences
- புரதத் தொடரிகள் / Protein sequences
- -
பதில் / Answer
- பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பு / Phosphodiester bond
- ஐதரசன் பிணைப்பு / Hydrogen bond
- இரட்டைப் பிணைப்பு / Double bond
- டைசல்பைடு பிணைப்பு / Disulfide bond
- -
பதில் / Answer
- DNA இலிகேஸ் — வெட்டல் / DNA ligase — cutting
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியம் — வெட்டல் / Restriction enzyme — cutting
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியம் — இணைத்தல் / Restriction enzyme — joining
- DNA இலிகேஸ் — பிரதிபண்ணல் / DNA ligase — copying
- -
பதில் / Answer
- தோற்றத்தானம் / Origin
- மடங்கு முளைவகைப் பெருக்கத் தானம் / Multiple cloning site
- தூண்டித் தானம் / Primer site
- வெட்டுத் தானம் / Cleavage site
- -
பதில் / Answer
- DNA ஐ அழிப்பதற்கு / To destroy DNA
- துல்லியமான தானங்களில் DNA ஐ வெட்டுவதற்கு / To cut DNA at precise locations
- புரதம் தொகுப்பதற்கு / To make protein
- ATP உற்பத்திக்கு / To make ATP
- -
பதில் / Answer
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியம் / Restriction enzyme
- DNA இலிகேஸ் / DNA ligase
- ரிவேஸ் ரான்ஸ்கிரிப்டேஸ் / Reverse transcriptase
- DNA பொலிமரேஸ் / DNA polymerase
- -
பதில் / Answer
- இரட்டைச் சுருள் / The double helix
- அருகிலுள்ள நிய+க்கிளியோரைட்டுகளுக்கிடையேயான இடைவெளி / The gap between adjacent nucleotides
- கருவுறை / The nuclear envelope
- தூண்டி / The primer
- -
பதில் / Answer
- தாவரக் கலங்களில் மட்டும் / Only plant cells
- கலங்களில் (குறிப்பாக பாக்டீரியாவில்) / In cells (notably bacteria)
- வைரசுகளில் மட்டும் / Only viruses
- மனித இரத்தத்தில் / Human blood
- -
பதில் / Answer
- DNA ஐ அழிக்கின்றன / Destroy DNA
- மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA மூலக்கூறை உருவாக்குகின்றன / Form a recombinant DNA molecule
- புரதத்தைத் தொகுக்கின்றன / Synthesise protein
- mRNA ஐ உருவாக்குகின்றன / Make mRNA
- -
பதில் / Answer
- வெட்டல் / Cutting
- இணைத்தல் / Joining (ligating)
- பிரதிபண்ணல் / Copying
- மொழிபெயர்ப்பு / Translating
- -
பதில் / Answer
- ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசு என்றால் என்ன, அது DNA ஐ எங்கே வெட்டுகிறது? / What is a restriction endonuclease, and where does it cut DNA? (3)
- DNA இலிகேஸின் தொழிலையும் அது உருவாக்கும் பிணைப்பையும் கூறுக. / State the function of DNA ligase and the bond it forms. (2)
- EcoRI இன் மூலத்தையும், T4 DNA இலிகேஸின் மூலத்தையும் கூறுக. / Give the source of EcoRI and of T4 DNA ligase. (2)
- மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA மூலக்கூறு எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகிறது என சுருக்கமாக விளக்குக. / Briefly explain how a recombinant DNA molecule is made. (3)
மாதிரி விடை / Model answer
(ஆ) வெட்டப்பட்ட DNA துண்டங்களை இணைக்கிறது; பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பை உருவாக்குகிறது. (2)
(இ) EcoRI — E. coli; T4 DNA இலிகேஸ் — T4 பாக்டீரியம் விழுங்கி (bacteriophage). (2)
(ஈ) வெவ்வேறு மூலங்களின் DNA ஐ ஒரே ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியத்தால் வெட்டி, ஒத்த நிரப்பு வால்கள் கொண்ட துண்டங்களைப் பெற்று, அவற்றைக் கலந்து DNA இலிகேஸால் இணைத்தால் மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA உருவாகிறது. (3)
DNA உடன் தாக்கமுறும் நொதியங்களை (ரெஸ்டிரிக்ஷன் நொதியம், DNA இலிகேஸ்) விபரித்து, அவை மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA மூலக்கூறை உருவாக்குவதில் எவ்வாறு ஒன்றாகச் செயற்படுகின்றன என விளக்குக. / Describe the enzymes that react with DNA (restriction enzyme, DNA ligase) and explain how they act together to form a recombinant DNA molecule.
விடைக் குறிப்புகள் / Answer outline
• ரெஸ்டிரிக்ஷன் என்டோநிய+க்கிளியேசு — குறிப்பிட்ட தொடரியை இனங்கண்டு வெட்டுத் தானத்தில் வெட்டல்; உ-ம் EcoRI (E. coli).
• வெட்டினால் நிரப்பு வால்கள் கொண்ட துண்டங்கள்; ஒரே நொதியம் ஒத்த வால்களைத் தரும்.
• DNA இலிகேஸ் — பொஸ்போஇருஎசுத்தர்ப் பிணைப்பால் துண்டங்களை இணைத்தல்; T4 DNA இலிகேஸ் (T4 bacteriophage).
• வெவ்வேறு மூலங்களின் துண்டங்களை வெட்டி → கலந்து → இணைத்து → மீளச்சேர்க்கைக்குரிய DNA / காவி உருவாக்கம் (NIE உரு 7.28).
பதில் / Show answer
- கட்டுப்பாட்டு நொதி குறிப்பிட்ட பாலிண்ட்ரோம் இடத்தில் வெட்டும்.
- ஒட்டும் முனை (sticky) / மழுங்கிய முனை (blunt).
- DNA லிகேஸ் துண்டுகளை இணைக்கும்.