Wanneer een DNA-molecuul dubbelstrengs is, zoals DNA meestal is, lopen de twee strengen in tegengestelde richting. Daarom zal het ene uiteinde van het molecuul het 3′-uiteinde van streng 1 hebben en het 5′-uiteinde van streng 2, en vice versa in het andere uiteinde. Het feit dat het molecuul uit twee strengen bestaat, maakt echter talrijke variaties mogelijk.
Stompe uiteinden
Het eenvoudigste DNA-uiteinde van een dubbelstrengs molecuul wordt een stomp uiteinde genoemd. Stompe uiteinden worden ook wel niet-cohesieve uiteinden genoemd. In een stomp molecuul eindigen beide strengen in een basenpaar. Stompe uiteinden zijn niet altijd gewenst in de biotechnologie, omdat bij gebruik van een DNA-ligase om twee moleculen tot één molecuul samen te voegen, de opbrengst aanzienlijk lager is met stompe uiteinden. Bij subklonering heeft dit ook het nadeel dat het insert-DNA mogelijk in de tegenovergestelde richting wordt ingebracht. Aan de andere kant zijn stompe uiteinden altijd compatibel met elkaar. Hier is een voorbeeld van een klein stukje DNA met stompe uiteinden:
5'-GATCTGACTGATGCGTATGCTAGT-3'3'-CTAGACTGACTACGCATACGATCA-5'
Overhangs en kleverige uiteindenEdit
Niet-stompe uiteinden worden gecreëerd door verschillende overhangs. Een overhang is een strook ongepaarde nucleotiden aan het eind van een DNA-molecuul. Deze ongepaarde nucleotiden kunnen zich in beide strengen bevinden, waardoor zowel 3′ als 5′ overhangs ontstaan. Deze overhangs zijn in de meeste gevallen palindromisch.
Het eenvoudigste geval van een overhang is een enkele nucleotide. Dit is meestal adenosine en wordt door sommige DNA-polymerasen als een 3′-overhang gemaakt. Meestal wordt dit gebruikt bij het klonen van PCR producten die door zo’n enzym worden gemaakt. Het product wordt samengevoegd met een lineair DNA-molecuul met een 3′-thymineoverhang. Aangezien adenine en thymine een basenpaar vormen, vergemakkelijkt dit de verbinding van de twee moleculen door een ligase, waardoor een cirkelvormig molecuul ontstaat. Hier is een voorbeeld van een A-overhang:
5'-ATCTGACTA-3'3'-TAGACTGA-5'
Langere overhangs worden cohesive ends of kleverige uiteinden genoemd. Ze worden meestal gemaakt door restrictie-endonucleasen wanneer zij DNA knippen. Heel vaak knippen ze de twee DNA-strengen vier basenparen van elkaar af, waardoor een 5′-overhang van vier basen ontstaat in het ene molecuul en een complementaire 5′-overhang in het andere. Deze uiteinden worden cohesief genoemd omdat ze gemakkelijk weer aan elkaar kunnen worden gekoppeld door een ligase.
Zo zijn bijvoorbeeld deze twee “kleverige” uiteinden compatibel:
5'-ATCTGACT + GATGCGTATGCT-3'3'-TAGACTGACTACG CATACGA-5'
Ze kunnen complementaire basenparen vormen in het overhanggebied:
GATGCGTATGCT-3'5'-ATCTGACT CATACGA-5'3'-TAGACTGACTACG
Ook is het mogelijk, aangezien verschillende restrictie-endonucleasen gewoonlijk verschillende overhangs creëren, een plasmide te maken door een stuk DNA te excideren (met gebruikmaking van een verschillend enzym voor elk uiteinde) en dit vervolgens te verbinden met een ander DNA-molecuul waarvan de uiteinden door dezelfde enzymen zijn getrimd. Aangezien de overhangs complementair moeten zijn om het ligase te laten werken, kunnen de twee moleculen zich slechts in één richting verbinden. Dit is vaak zeer wenselijk in de moleculaire biologie.
Rafgerafelde uiteindenEdit
Op elke enkele streng DNA zien we typisch adenine paren aan thymine, en cytosine paren aan guanine om een parallelle complementaire streng te vormen, zoals hieronder beschreven. Twee nucleotidesequenties die op deze manier met elkaar corresponderen, worden complementair genoemd:
5'-ATCTGACT-3'3'-TAGACTGA-5'
Een rafelig uiteinde verwijst naar een gebied van een dubbelstrengs (of ander meerstrengs) DNA-molecuul dichtbij het uiteinde met een aanzienlijk aandeel niet-complementaire sequenties; dat wil zeggen, een sequentie waarbij nucleotiden op de aangrenzende strengen niet correct met elkaar overeenkomen:
5'-ATCTGACTAGGCA-3'3'-TAGACTGACTACG-5'
De term “rafelig” wordt gebruikt omdat de onjuist bij elkaar passende nucleotiden de neiging hebben zich niet aan elkaar te hechten, waardoor ze lijken op de strengen in een rafelig stuk touw.
Hoewel niet-complementaire sequenties ook mogelijk zijn in het midden van dubbelstrengs DNA, worden verkeerd gematchte regio’s weg van de uiteinden niet aangeduid als “rafelig”.