Rekombinante DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist eine synthetische Art von Nukleinsäure, die durch die Verknüpfung von DNA entsteht Sequenzen zusammen, die unter normalen Umständen und Umweltbedingungen natürlich nicht existieren würden Bedingungen.
Das Verfahren zur Herstellung rekombinanter DNA wird normalerweise mit einem rekombinanten Plasmid durchgeführt. Insbesondere wird es durch ein fortschrittliches DNA-Technologieverfahren in Biologie und Genetik hergestellt, das als Genklonen bekannt ist. Rekombinante DNA wird in eine Zelle eingebracht, die dann ein völlig neues Protein produziert und verwendet wird, um Medikamente, Antikörper oder spezifische Proteine nur für die Forschung zu synthetisieren.
Einführung in die rekombinante DNA-Technologie
DNA aus einem Spenderorganismus oder einer biologischen Quelle wird zuerst aus Zellen extrahiert und dann einem als enzymatische Restriktion bekannten Schneideprozess unterzogen. Dies erzeugt DNA-Fragmente, die das interessierende Gen oder die interessierenden Gene enthalten. Diese Fragmente können dann "kloniert" (d. h. eingefügt) oder auf Fragmente aus dem Empfängerorganismus geklebt werden.
Als nächstes werden sie in größere DNA-Moleküle (ein "rekombinantes Plasmid") eingefügt, die in ein Bakterium eingebracht werden und sich vermehren lassen. Die rekombinante DNA wird dann gewonnen und verifiziert.
Lesen Sie mehr über die Vor- und Nachteile der rekombinanten DNA-Technologie.
DNA-Isolierung
DNA muss zuerst aus anderen zellulären Molekülen wie Ribonukleinsäuren (RNAs), Proteinen und Strukturen wie Zellmembranen extrahiert und gereinigt werden. Für Klonierungszwecke wird DNA aus dem Zellkern gewonnen und ist als "genomische DNA" bekannt. Eine gängige Methode für DNA Die Extraktion erfolgt durch Ultrazentrifugation von Zellbestandteilen in einem Dichtegradienten, der mit Ethidiumbromid in Cäsium hergestellt wird Chlorid.
Alternativ kann auch eine Reihe von alkalischen und Salz-Puffer-Waschungen verwendet werden, um die DNA wiederzugewinnen. Sobald diese ausgefällt und von allen anderen unerwünschten Verunreinigungen gereinigt ist, kann die DNA in Fragmente geschnitten werden.
Restriktionsenzymverdauung von DNA
Restriktionsenzyme sind Enzyme, die sehr spezifische DNA-Sequenzen zerschneiden; sie werden verwendet, um einzigartige DNA-Fragmente zu erstellen. Dieser Prozess stellt sicher, dass keine ungenauen, falschen oder unerwünschten Sequenzen erzeugt werden und versehentlich in die endgültige rekombinante DNA eingebaut, was sowohl zu experimentellem Scheitern als auch zu Zelltod.
Um die gewünschten DNA-Fragmente zu erzeugen, wird ein spezifisches einzelnes (oder eine Kombination von) Enzym(en) verwendet, um die DNA zu zerschneiden oder zu verdauen. Die Fragmente werden dann durch Gelelektrophorese gereinigt, die sie von der unerwünschten DNA trennt. Eine gröbere Methode der DNA-Technologie beinhaltet einfach eine mechanische Scherung, die die längeren DNA-Segmente in kleinere zerreißt, die zum Klonen verwendet werden können.
DNA-Ligation
Ligation ist der Prozess des Zusammenklebens oder Zusammenfügens der Donor- und Empfänger- (oder Vektor-) DNA-Fragmente, um ein rekombinantes Plasmid-DNA-Molekül zu erzeugen. Idealerweise wären die Restriktionsenzyme, die für die Bildung der Fragmente ausgewählt wurden, sehr sorgfältig durchdacht und so konzipiert, dass sie es ermöglichen, diese Teile wie ein Puzzle zusammenzusetzen.
Um dies zu tun, werden Restriktionsenzyme bevorzugt, die kompatible "klebrige Enden" produzieren, so dass sich alle kompatiblen Fragmente auf natürliche Weise miteinander verbinden. Ansonsten kann das DNA-Ligase-Enzym verwendet werden, um die DNA-Segmente mit Phosphodiester-Bindungen zu verbinden.
Rekombinante DNA-Replikation
Der Prozess der Transformation oder des Hitzeschocks wird verwendet, um das rekombinante DNA-Molekül in eine bakterielle Wirtszelle zu bringen, die dann viele Kopien der synthetischen DNA erzeugen kann. Diese Bakterien werden auf Agarplatten gezüchtet, in speziellen Bakterienbrühen kultiviert und anschließend lysiert, um die rekombinante DNA freizusetzen. Schließlich kann die DNA durch DNA-Sequenzierung, funktionelle Experimente und Restriktionsenzymverdau verifiziert werden.
Verwendungen für rekombinante DNA
Die rekombinante DNA-Technologie wird für alles verwendet, von akademischen Laborexperimenten bis hin zur Herstellung von Arzneimitteln. Es ist auch ein wichtiger Teil der DNA-Sequenzierung und Genidentifikation.
Sie können mehr über die Verwendungen dafür lesen DNA-Technologie hier.
Lesen Sie mehr über den Unterschied zwischen rekombinanter DNA und Gentechnik.