Hvad er rekombinant DNA?
Rekombinant DNA er en DNA-sekvens, der er blevet kunstigt oprettet i laboratoriet. DNA er de skabelonceller, der bruges til at producere de proteiner, der udgør levende organismer, og arrangementet af nitrogenbaser langs en streng af DNA bestemmer, hvilke proteiner der dannes. Ved at isolere klumper af DNA og rekombinere dem med andre sekvenser er forskere i stand til at klone DNA i bakterier eller andre værtsceller og producere nyttige proteiner, såsom insulin. Kloning giver mulighed for meget lettere undersøgelse af bestemte DNA-sekvenser, da det producerer en stor mængde DNA, som derefter kan modificeres og analyseres.
Metoder til konstruktion af rekombinant DNA
Transformation er en proces, hvorved et DNA-segment indsættes i et plasmid - en lille selvreplikerende DNA-cirkel. DNA'et skæres under anvendelse af restriktionsenzymer. Disse enzymer produceres i bakterieceller som en defensiv mekanisme, og de målretter mod bestemte steder på et DNA-molekyle og hugger det fra hinanden. Restriktionsenzymer er især nyttige, fordi de skaber "klæbrige ender" på segmenterne af DNA. Ligesom velcro tillader disse klæbrige ender DNA'et at forbinde let med komplementære segmenter.
Genet af interesse og plasmiderne udsættes begge for det samme restriktionsenzym. Dette skaber mange forskellige molekyler. Nogle er plasmider, der indeholder genet af interesse, nogle er plasmider, der indeholder andre gener, andre er to plasmider sammen. Plasmiderne genindføres derefter i bakterieceller, hvor de replikerer, og det efterspurgte rekombinante DNA-molekyle identificeres gennem forskellige typer analyser. For eksempel, hvis plasmidet er skåret fra hinanden på et bestemt gen, kan forskere søge efter celler, der ikke udtrykker dette gen og dermed identificere vellykket rekombination.
Ikke-bakteriel transformation er i det væsentlige den samme proces, men bruger ikke-bakterielle celler som værter. DNA kan injiceres direkte i kernen i en værtscelle. Forskere kan også spærre en celle med mikroskopiske metalpartikler, der er blevet overtrukket med DNA.
Transfektion ligner meget transformation, men fager anvendes i stedet for plasmider. En fag er en virus, der inficerer bakterier. Både fager og plasmider er ideelle til denne proces, da de replikerer hurtigt inden i en bakteriecelle.
Kloning og anvendelse af rekombinante DNA-sekvenser
Når forskere har identificeret de særlige bakterieceller, der indeholder den rekombinante sekvens, kan de dyrke disse celler i en kultur og generere store mængder af genet. Det er svært at få bakterieceller til faktisk at generere et protein fra en human eller dyre værtscelle, men der er måder at tilpasse genekspression for at gøre en sådan produktion lettere. Hvis der anvendes kerneformede celler som værtsceller (som ved ikke-bakteriel transformation), vil cellerne have færre problemer med at udtrykke det rekombinante gen.
Når gener er klonet i stort antal, kan de derefter opbevares i DNA-biblioteker, sekventeres og undersøges. Rekombinant DNA-teknologi har muliggjort mange vigtige opdagelser inden for retsmedicin, undersøgelse af genetiske sygdomme, landbrug og lægemidler.