كيف يتم تصنيع الحمض النووي المؤتلف؟

الحمض النووي المؤتلف (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين) هو نوع اصطناعي من الحمض النووي يتم إنشاؤه عن طريق ربط الحمض النووي متواليات معًا لا توجد بشكل طبيعي في ظل الظروف العادية والبيئية الظروف.

عادة ما تتم عملية تكوين الحمض النووي المؤتلف باستخدام البلازميد المؤتلف. على وجه التحديد ، يتم تصنيعه من خلال إجراء تكنولوجيا الحمض النووي المتقدم في علم الأحياء وعلم الوراثة المعروف باسم استنساخ الجينات. يتم وضع الحمض النووي المؤتلف في خلية ، والتي تنتج بعد ذلك بروتينًا جديدًا تمامًا ، ويستخدم لتخليق الأدوية أو الأجسام المضادة أو بروتينات معينة للبحث فقط.

يتم أولاً استخراج الحمض النووي من كائن متبرع أو مصدر بيولوجي من الخلايا ثم يخضع لعملية قطع تُعرف باسم التقييد الأنزيمي. ينتج عن هذا أجزاء من الحمض النووي تحتوي على الجينات أو الجينات ذات الأهمية. يمكن بعد ذلك "استنساخ" هذه الشظايا (أي إدخالها) أو لصقها على شظايا من الكائن الحي المتلقي.

يتم إدخالها بعد ذلك في جزيئات DNA أكبر ("البلازميد المؤتلف") ، والتي يتم وضعها في البكتيريا والسماح لها بالتكاثر. ثم يتم استرداد الحمض النووي المؤتلف والتحقق منه.

اقرأ المزيد حول إيجابيات وسلبيات تقنية الحمض النووي المؤتلف.

يجب أولاً استخراج الحمض النووي وتنقيته من الجزيئات الخلوية الأخرى ، مثل الأحماض النووية الريبية (RNAs) والبروتينات والتركيبات مثل أغشية الخلايا. لأغراض الاستنساخ ، يتم الحصول على الحمض النووي من النواة ويعرف باسم "الحمض النووي الجيني". طريقة واحدة شائعة للحمض النووي يتم الاستخراج عن طريق التنبيذ الفائق لمكونات الخلية في تدرج كثافة مكون من بروميد الإيثيديوم في السيزيوم كلوريد.

بدلاً من ذلك ، يمكن أيضًا استخدام سلسلة من عمليات الغسيل القلوية والمحلول الملحي لاستعادة الحمض النووي. بمجرد ترسيب هذا وتنظيفه من جميع الملوثات الأخرى غير المرغوب فيها ، يمكن تقطيع الحمض النووي إلى أجزاء.

إنزيمات التقييد هي إنزيمات تقطع تسلسلات DNA محددة للغاية ؛ يتم استخدامها لإنشاء أجزاء فريدة من الحمض النووي. تضمن هذه العملية عدم إنشاء أي تسلسلات غير دقيقة أو غير صحيحة أو غير مرغوب فيها تم دمجه بطريق الخطأ في الحمض النووي المؤتلف النهائي ، والذي يمكن أن يؤدي إلى كل من الفشل التجريبي و موت الخلية.

لتوليد شظايا الحمض النووي المرغوبة ، يتم استخدام إنزيم (إنزيمات) واحد (أو مجموعة من) لتقطيع أو هضم الحمض النووي. ثم يتم تنقية الشظايا بواسطة الرحلان الكهربي للهلام ، الذي يفصلها عن الحمض النووي غير المرغوب فيه. تتضمن طريقة تقنية الحمض النووي الأكثر فجة ببساطة القص الميكانيكي ، الذي يمزق أجزاء الحمض النووي الأطول إلى أجزاء أصغر يمكن استخدامها للاستنساخ.

الربط هو عملية الالتصاق أو الالتصاق ببعض أجزاء DNA المتبرع والمتلقي (أو المتجه) لإنشاء جزيء DNA البلازميد المؤتلف. من الناحية المثالية ، كان من المفترض أن يتم التفكير في إنزيمات التقييد التي تم اختيارها لإنشاء الأجزاء وتصميمها بعناية فائقة بحيث تسمح بتجميع هذه البتات معًا مثل أحجية الصور المقطوعة.

للقيام بذلك ، يُفضل استخدام إنزيمات التقييد التي تنتج "أطرافًا لزجة" متوافقة ، بحيث تنضم جميع الأجزاء المتوافقة بشكل طبيعي مع بعضها البعض. خلاف ذلك ، يمكن استخدام إنزيم DNA ligase للانضمام إلى مقاطع DNA مع روابط phosphodiester.

تُستخدم عملية التحول أو الصدمة الحرارية لوضع جزيء الحمض النووي المؤتلف في خلية بكتيرية مضيفة ، والتي يمكنها بعد ذلك توليد العديد من نسخ الحمض النووي الاصطناعي. تُزرع هذه البكتيريا على ألواح أجار ، وتُزرع في مرق بكتيري خاص ، ثم تُحلل من أجل إطلاق الحمض النووي المؤتلف. أخيرًا ، يمكن التحقق من الحمض النووي عن طريق تسلسل الحمض النووي والتجارب الوظيفية وهضم إنزيم التقييد.

تُستخدم تقنية الحمض النووي المؤتلف في كل شيء بدءًا من التجارب المعملية الأكاديمية وحتى تصنيع العقاقير الصيدلانية. إنه أيضًا جزء مهم من تسلسل الحمض النووي وتحديد الجينات.

يمكنك قراءة المزيد من الاستخدامات المتاخمة لهذا الغرض تكنولوجيا الحمض النووي هنا.

اقرأ المزيد عن الفرق بين الحمض النووي المؤتلف والهندسة الوراثية.