Co je to rekombinantní DNA?
Rekombinantní DNA je sekvence DNA, která byla uměle vytvořena v laboratoři. DNA je templátové buňky, které se používají k produkci proteinů, které tvoří živé organismy, a uspořádání dusíkových bází podél řetězce DNA určuje, které proteiny se tvoří. Izolací kousků DNA a jejich rekombinací s jinými sekvencemi jsou vědci schopni klonovat DNA v bakteriích nebo jiných hostitelských buňkách a produkovat užitečné proteiny, jako je inzulín. Klonování umožňuje mnohem snazší studium konkrétních sekvencí DNA, protože produkuje velké množství DNA, které lze následně upravit a analyzovat.
Metody konstrukce rekombinantní DNA
Transformace je proces, při kterém je segment DNA vložen do plazmidu - malého samoreplikujícího se kruhu DNA. DNA je štěpena pomocí restrikčních enzymů. Tyto enzymy se produkují v bakteriálních buňkách jako obranný mechanismus a zaměřují se na konkrétní místa na molekule DNA a rozřezávají ji. Restrikční enzymy jsou zvláště užitečné, protože vytvářejí „lepkavé konce“ na segmentech DNA. Stejně jako suchý zip umožňují tyto lepkavé konce DNA snadno se spojit s komplementárními segmenty.
Požadovaný gen a plazmidy jsou oba vystaveny stejnému restrikčnímu enzymu. Vzniká tak mnoho různých molekul. Některé jsou plazmidy obsahující požadovaný gen, některé jsou plazmidy obsahující jiné geny, jiné jsou dva plazmidy dohromady. Plazmidy jsou poté znovu zavedeny do bakteriálních buněk, kde se replikují, a vyhledaná molekula rekombinantní DNA je identifikována pomocí různých typů analýzy. Pokud je například plazmid rozdělen na určitý gen, vědci mohou hledat buňky, které tento gen neexprimují, a tak identifikovat úspěšnou rekombinaci.
Nebakteriální transformace je v podstatě stejný proces, ale používá jako hostitele nebakteriální buňky. DNA může být injikována přímo do jádra hostitelské buňky. Vědci také mohou přeplavit buňku mikroskopickými kovovými částicemi potaženými DNA.
Transfekce je velmi podobná transformaci, ale místo plazmidů se používají fágy. Fág je virus, který infikuje bakterie. Fágy i plazmidy jsou pro tento proces ideální, protože se rychle replikují v bakteriální buňce.
Klonování a použití sekvencí rekombinantní DNA
Jakmile vědci identifikují konkrétní bakteriální buňky obsahující rekombinantní sekvenci, mohou tyto buňky pěstovat v kultuře a generovat velké množství genu. Je obtížné přimět bakteriální buňky, aby ve skutečnosti generovaly protein z lidské nebo zvířecí hostitelské buňky, ale existují způsoby, jak vylepšit genovou expresi, aby se taková produkce usnadnila. Pokud se jako hostitelské buňky použijí nukleované buňky (jako při nebakteriální transformaci), budou mít buňky méně problémů s expresí rekombinantního genu.
Jakmile jsou geny klonovány ve velkém počtu, mohou být poté uloženy v knihovnách DNA, sekvenovány a studovány. Technologie rekombinantní DNA umožnila mnoho důležitých objevů ve forenzní oblasti, studiu genetických chorob, zemědělství a farmacii.