Genetické inženýrství je oblast molekulární biologie, která zahrnuje manipulaci se strukturou genetického materiálu známou také jako deoxsyribonukleová kyselina nebo DNA. Rekombinantní DNA, také nazývaná rDNA, je řetězec DNA, který byl manipulován vědci. Genetické inženýrství a rDNA jdou ruku v ruce; genetické inženýrství by bylo nemožné bez použití rDNA.
DNA v genetickém inženýrství
DNA je dvouvláknová molekula, která obsahuje geny, nekódující oblasti a genové regulační oblasti. Geny jsou dědičné jednotky, které kódují proteiny a definují vlastnosti organismů. Jinými slovy, geny vás odlišují od ostatních živých organismů a jiných lidí; geny a DNA vás činí jedinečnými. Vědci používají DNA k výrobě rDNA v laboratoři. Vědci nemohou generovat DNA, takže k výrobě rDNA potřebují použít přirozenou DNA z různých organismů. Technologie rekombinantní DNA umožňuje vědcům spojit DNA ze dvou zdrojů: lidské DNA s bakteriální DNA k produkci výsledných proteinů v buněčných kulturách.
Generování rekombinantní DNA
"Molecular Cell Biology", H. Lodish et al. Definuje rDNA jako molekulu DNA, která je vytvořena spojením fragmentů DNA z různých zdrojů. rDNA je produkována štěpením DNA pomocí enzymů nazývaných restrikční enzymy, které mohou štěpit DNA ve specifické sekvenci. Nařezaná DNA může být spojena s jinou DNA, naříznutou stejným enzymem, pomocí jiného enzymu, nazývaného DNA ligáza. Nejčastěji je rDNA klonována do plazmidu a transformována do E. buňka coli. E. coli rozmnoží plazmid a rDNA v něm nebo produkuje protein kódovaný rDNA.
rDNA a genetické inženýrství
První molekuly rDNA vytvořily v roce 1973 Paul Berg, Herbert Boyer, Annie Chang a Stanley Cohen ze Stanfordské univerzity a Kalifornské univerzity v San Francisku. Toto je považováno za zrození genetického inženýrství, podle „Cell and Molecular Biology“, napsaného Geraldem Karpem. rDNA je nejdůležitější nástroj používaný genetickými inženýry. Bez rDNA by neexistovalo genetické inženýrství.
Důvody pro manipulaci s DNA
Manipulace s DNA a tvorba rDNA má několik aplikací. Geny v DNA kódují proteiny, které mají v našem těle několik funkcí. S využitím rDNA mohou vědci produkovat bílkoviny v laboratoři. Například mnoho vakcín, lidského inzulínu a lidských růstových hormonů se vyrábí pomocí technologie rDNA v laboratoři. Před „zrodem“ genetického inženýrství byl inzulín používaný k léčbě cukrovky izolován z prasat a krav.
