Какво е рекомбинантна ДНК?
Рекомбинантната ДНК е ДНК последователност, която е изкуствено създадена в лабораторията. ДНК е шаблонната клетка, която се използва за производството на протеини, изграждащи живи организми, а разположението на азотните основи по веригата на ДНК определя кои протеини се образуват. Като изолират парчета ДНК и ги комбинират с други последователности, изследователите са в състояние да клонират ДНК в бактерии или други клетки гостоприемници и да произвеждат полезни протеини, като инсулин. Клонирането позволява много по-лесно изследване на определени ДНК последователности, тъй като произвежда голямо количество ДНК, което след това може да бъде модифицирано и анализирано.
Методи за конструиране на рекомбинантна ДНК
Трансформацията е процес, чрез който сегмент от ДНК се вмъква в плазмид - малък самовъзпроизвеждащ се кръг на ДНК. ДНК се изрязва с помощта на рестрикционни ензими. Тези ензими се произвеждат в бактериалните клетки като защитен механизъм и те насочват към определени места на ДНК молекулата и я разделят. Рестрикционните ензими са особено полезни, тъй като създават „лепкави краища“ върху сегментите на ДНК. Подобно на велкро, тези лепкави краища позволяват на ДНК да се свърже лесно с допълващи се сегменти.
Интересният ген и плазмидите са изложени на един и същ рестрикционен ензим. Това създава много различни молекули. Някои са плазмиди, съдържащи гена, който представлява интерес, някои са плазмиди, съдържащи други гени, други са два плазмида заедно. След това плазмидите се въвеждат отново в бактериални клетки, където се репликират и търсената рекомбинантна ДНК молекула се идентифицира чрез различни видове анализ. Например, ако плазмидът се нарязва на определен ген, учените могат да търсят клетки, които не успяват да експресират този ген и по този начин да идентифицират успешна рекомбинация.
Небактериалната трансформация по същество е същият процес, но използва небактериални клетки като гостоприемници. ДНК може да се инжектира директно в ядрото на клетката гостоприемник. Изследователите могат също така да блокират клетка с микроскопични метални частици, покрити с ДНК.
Трансфекцията е много подобна на трансформацията, но вместо плазмиди се използват фаги. Фагът е вирус, който заразява бактериите. Както фагите, така и плазмидите са идеални за този процес, тъй като те ще се репликират бързо в бактериална клетка.
Клониране и използване на рекомбинантни ДНК последователности
След като изследователите идентифицират конкретните бактериални клетки, съдържащи рекомбинантната последователност, те могат да отглеждат тези клетки в култура и да генерират големи количества от гена. Трудно е да се накарат бактериалните клетки действително да генерират протеин от човешка или животинска клетка гостоприемник, но има начини за променяне на генната експресия, за да се улесни подобно производство. Ако ядрените клетки се използват като клетки гостоприемници (както при небактериална трансформация), клетките ще имат по-малко проблеми с изразяването на рекомбинантния ген.
След като гените се клонират в голям брой, те след това могат да се съхраняват в ДНК библиотеки, да се секвенират и изследват. Рекомбинантната ДНК технология даде възможност за много важни открития в криминалистиката, изследването на генетични заболявания, селското стопанство и фармацевтиката.