Was macht klebrige DNA-Enden klebrig?

Die klebrigen Enden sind klebrig, weil sie komplementäre Basen haben. Typischerweise verwendete Restriktionsenzyme schneiden die beiden komplementären DNA-Stränge an verschiedenen Stellen und erzeugen so einen „Überhang“ oder klebrige Enden:

Diese Überhänge ermöglichen eine perfekte Basenpaarung (C mit G, A mit T), die das Ergebnis von Wasserstoffbrückenbindungen ist. Genauso wie Wassermoleküle eine starke Affinität zueinander oder zu anderen Molekülen mit -OH- und -H-Gruppen (z. B. Alkohol) zeigen, kleben Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Nukleotiden die Enden zusammen.

Die Prinzipien der Basenpaarung wurden von @MadScientist in " Warum paart A mit T und G mit C? "

Was sind klebrige enden. Es gibt keine Substanz, die die DNA-Enden "klebrig" macht. Was tatsächlich passiert ist, ist ein Überhang von mindestens ein paar Nukleotiden. Stumpfe Enden sind eine andere Schnittart, haben aber keine überstehenden Reste.

Warum sind klebrige Enden klebrig? Restriktionsenzyme schneiden diese Enden normalerweise absichtlich ab, so dass vier Nukleotide am 5'-Ende des Doppelstrangs überhängen. Diese sind komplementär zu anderen Überhängen, und da sie weniger stabil sind als eine gebundene doppelsträngige Region und in der Lage sind, leicht Wasserstoffbindungen mit komplementären Basen einzugehen, lassen sie sich leichter mit einer Ligase anheften.

Unten ist ein Bild der Basenpaare, die über H-Bindungen interagieren.

Die "Substanz" sind Wasserstoffbrückenbindungen (H-Brücken), oder besser gesagt das Potential, sie zu bilden. Jede der ungepaarten A/T-Basen in den Sticky Ends hat das Potenzial, 2 H-Brücken mit einem komplementären T/A zu bilden, und jede der ungepaarten G/C-Basen hat das Potenzial, 3 H-Brücken mit einem komplementären C zu bilden /G.

Aus Sicht eines Biophysikers werden H-Brücken oft als die stärksten zwischenmolekularen Wechselwirkungen angesehen. Ich persönlich denke, dass es ein bisschen faul und unphysikalisch ist, die Dinge so zu sehen, aber die vorherrschende Ansicht auf dem Gebiet ist, dass H-Brücken die Spezifität bei allen makromolekularen Wechselwirkungen bestimmen (z. B. die Spezifität, die dazu führt, dass ein einzelner DNA-Strang hauptsächlich an komplementäre bindet DNA-Stränge und schlecht bis zufällige DNA-Stränge).