Рекомбинантната ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина) е синтетичен тип нуклеинова киселина, създадена чрез свързване на ДНК последователности заедно, които естествено не биха съществували при нормални обстоятелства и околна среда условия.
Процесът на получаване на рекомбинантна ДНК обикновено се извършва с рекомбинантен плазмид. По-конкретно, това е направено чрез усъвършенствана ДНК технологична процедура в биологията и генетиката, известна като клониране на гени. Рекомбинантната ДНК се поставя в клетка, която след това произвежда напълно нов протеин и се използва за синтезиране на лекарства, антитела или специфични протеини само за изследвания.
Въведение в технологията на рекомбинантната ДНК
ДНК от донорен организъм или биологичен източник първо се извлича от клетките и след това се подлага на процес на рязане, известен като ензимно ограничение. Това генерира фрагменти от ДНК, които съдържат гена или гените от интерес. След това тези фрагменти могат да бъдат "клонирани" (т.е. вмъкнати) или залепени върху фрагменти от организма реципиент.
След това те се вкарват в по-големи ДНК молекули („рекомбинантен плазмид“), които се поставят в бактерия и се оставят да се размножават. След това рекомбинантната ДНК се възстановява и проверява.
Прочетете повече за плюсовете и минусите на рекомбинантната ДНК технология.
Изолация на ДНК
ДНК първо трябва да бъде извлечена и пречистена от други клетъчни молекули, като рибонуклеинови киселини (РНК), протеини и структури като клетъчни мембрани. За целите на клонирането ДНК се получава от ядрото и е известна като „геномна ДНК“. Един често срещан метод за ДНК екстракцията е чрез ултрацентрифугиране на клетъчни компоненти в градиент на плътността, съставен от етидиев бромид в цезий хлорид.
Алтернативно, серия от алкални и солеви буферни измивания също могат да се използват за възстановяване на ДНК. След като това се утаи и почисти от всички други нежелани замърсители, ДНК може да бъде нарязана на фрагменти.
Ограничение Ензимно смилане на ДНК
Рестрикционните ензими са ензими, които разрязват много специфични ДНК последователности; те се използват за създаване на уникални ДНК фрагменти. Този процес гарантира, че не се генерират и стават неточни, неправилни или нежелани последователности случайно включени в крайната рекомбинантна ДНК, което може да доведе както до експериментален неуспех, така и до клетъчна смърт.
За генериране на желаните ДНК фрагменти се използва специфичен единичен (или комбинация) ензим (ензими) за разрязване или усвояване на ДНК. След това фрагментите се пречистват чрез гел електрофореза, която ги отделя от нежеланата ДНК. Методът на сурова ДНК технология просто включва механично срязване, което разкъсва по-дългите ДНК сегменти на по-малки, които могат да се използват за клониране.
ДНК лигиране
Лигирането е процес на залепване или свързване на донорните и реципиентните (или векторни) ДНК фрагменти, за да се създаде рекомбинантна плазмидна ДНК молекула. В идеалния случай рестрикционните ензими, избрани за създаване на фрагментите, биха били много внимателно обмислени и проектирани така, че да позволяват тези битове да бъдат сглобени като пъзел.
За целта се предпочитат рестрикционни ензими, които произвеждат съвместими „лепкави краища“, така че всички съвместими фрагменти естествено да се свържат помежду си. В противен случай ДНК лигазният ензим може да се използва за свързване на ДНК сегментите с фосфодиестерни връзки.
Рекомбинантна ДНК репликация
Процесът на трансформация или топлинен шок се използва за поставяне на рекомбинантната ДНК молекула в бактериална клетка гостоприемник, която след това може да генерира много копия на синтетичната ДНК. Тези бактерии се отглеждат върху плочи от агар, култивират се в специални бактериални бульони и след това се лизират, за да се освободи рекомбинантната ДНК. И накрая, ДНК може да бъде проверена чрез секвениране на ДНК, функционални експерименти и разграждане на рестрикционни ензими.
Използва за рекомбинантна ДНК
Рекомбинантната ДНК технология се използва за всичко - от академични лабораторни експерименти до създаване на фармацевтични лекарства. Също така е важна част от секвенирането на ДНК и идентифицирането на гените.
Можете да прочетете повече употреби за това ДНК технология тук.
Прочетете повече за разликата между рекомбинантната ДНК и генното инженерство.