Zawartość
- Co to jest rekombinowany DNA?
- Metody konstruowania rekombinowanego DNA
- Klonowanie i stosowanie sekwencji rekombinowanego DNA
Co to jest rekombinowany DNA?
Rekombinowany DNA to sekwencja DNA, która została sztucznie stworzona w laboratorium. DNA to matrycowe komórki używane do produkcji białek tworzących żywe organizmy, a ułożenie zasad azotowych wzdłuż nici DNA określa, które białka powstają. Izolując fragmenty DNA i łącząc je z innymi sekwencjami, badacze są w stanie sklonować DNA w bakteriach lub innych komórkach gospodarza i wytwarzać przydatne białka, takie jak insulina. Klonowanie pozwala na znacznie łatwiejsze badanie określonych sekwencji DNA, ponieważ wytwarza dużą ilość DNA, który można następnie modyfikować i analizować.
Metody konstruowania rekombinowanego DNA
Transformacja to proces, w którym segment DNA jest wstawiany do plazmidu - małego samoreplikującego się kręgu DNA. DNA jest cięte przy użyciu enzymów restrykcyjnych. Enzymy te są wytwarzane w komórkach bakteryjnych jako mechanizm obronny, i celują w określone miejsca w cząsteczce DNA i rozcinają ją. Enzymy restrykcyjne są szczególnie przydatne, ponieważ tworzą „lepkie końce” na segmentach DNA. Podobnie jak rzepy, te lepkie końce umożliwiają łatwe połączenie DNA z komplementarnymi segmentami.
Gen będący przedmiotem zainteresowania i plazmidy są eksponowane na ten sam enzym restrykcyjny. Tworzy to wiele różnych cząsteczek. Niektóre są plazmidami zawierającymi gen będący przedmiotem zainteresowania, niektóre są plazmidami zawierającymi inne geny, niektóre są razem dwoma plazmidami. Plazmidy są następnie ponownie wprowadzane do komórek bakteryjnych, gdzie się replikują, a poszukiwana rekombinowana cząsteczka DNA jest identyfikowana za pomocą różnych rodzajów analiz. Na przykład, jeśli plazmid jest podzielony na poszczególne geny, naukowcy mogą szukać komórek, które nie wyrażają tego genu, a tym samym zidentyfikować udaną rekombinację.
Transformacja niebakteryjna jest zasadniczo tym samym procesem, ale wykorzystuje komórki niebakteryjne jako gospodarzy. DNA można wstrzyknąć bezpośrednio do jądra komórki gospodarza. Naukowcy mogą również zapełnić komórkę mikroskopijnymi cząsteczkami metalu pokrytymi DNA.
Transfekcja jest bardzo podobna do transformacji, ale zamiast plazmidów stosuje się fagi. Fag to wirus infekujący bakterie. Zarówno fagi, jak i plazmidy są idealne do tego procesu, ponieważ szybko się replikują w komórce bakteryjnej.
Klonowanie i stosowanie sekwencji rekombinowanego DNA
Po zidentyfikowaniu konkretnych komórek bakteryjnych zawierających rekombinowaną sekwencję mogą oni hodować te komórki w hodowli i generować duże ilości genu. Trudno jest uzyskać komórkom bakteryjnym faktyczne wytwarzanie białka z ludzkiej lub zwierzęcej komórki gospodarza, ale istnieją sposoby dostosowania ekspresji genów, aby ułatwić taką produkcję. Jeśli komórki zarodkowane są stosowane jako komórki gospodarza (jak w transformacji niebakteryjnej), komórki będą miały mniej problemów z ekspresją rekombinowanego genu.
Po sklonowaniu genów w dużej liczbie, można je następnie przechowywać w bibliotekach DNA, sekwencjonować i badać. Technologia rekombinacji DNA umożliwiła wiele ważnych odkryć w kryminalistyce, badaniach chorób genetycznych, rolnictwie i farmaceutykach.