Gene sind DNA-Sequenzen, die in funktionelle Segmente zerlegt werden können. Sie produzieren auch ein biologisch aktives Produkt, wie ein Strukturprotein, Enzym oder Nukleinsäure. Durch das Zusammensetzen von Segmenten bestehender Gene in einem Prozess namens molekulares Klonen entwickeln Wissenschaftler Gene mit neuen Eigenschaften. Wissenschaftler führen Gen-Spleißen im Labor durch und fügen die DNA in Pflanzen, Tiere oder Zelllinien ein.
Warum Spleiß-Gene?
Obwohl manche Nacht sagen, es sei ratsam, die Natur in Ruhe zu lassen, bietet das Gen-Spleißen viele Vorteile für die Gesellschaft. Wissenschaftler sind mit Abstand die häufigsten Nutzer, die die Funktion von Genen und Genprodukten untersuchen. Sie fügen Organismen neue Gene hinzu, um Kulturpflanzen resistenter oder nahrhafter zu machen.
Die Gentherapie, ein aktives Forschungsthema, bietet einen neuen und maßgeschneiderten Weg, genetische Krankheiten zu bekämpfen. Dieser Ansatz ist besonders nützlich, wenn niedermolekulare Medikamente nicht existieren. Wissenschaftler nutzen Gen-Spleißen auch, um proteinbasierte Medikamente herzustellen, die die medizinische Versorgung verbessern.
Gen-Splicing-Prozess
Ein Gen wird gespleißt, indem verschiedene Gensegmente und DNA-Sequenzen zu einem Produkt zusammengesetzt werden, das als Chimäre bezeichnet wird. Wissenschaftler verbinden diese Schnipsel in einem kreisförmigen DNA-Stück, das als Plasmid bezeichnet wird.
Wissenschaftler verwenden einen komplexen Prozess, um Gene aus der DNA eines Organismus zu klonen. In jahrzehntelanger wissenschaftlicher Forschung existieren jedoch die meisten Gene bereits in einem Plasmid, das irgendwo in einem Labor aufbewahrt wird. Gensegmente werden aus der ursprünglichen DNA herausgeschnitten und zu einem neuen Gen zusammengefügt. Anschließend überprüfen die Forscher die neue Sequenz, um sicherzustellen, dass ihre Position und Orientierung im DNA-Molekül stimmt.
Kodierungsregionen
Die kodierende Region des Gens definiert das Produkt, das von der Zelle produziert wird; Dies ist fast immer ein Protein. Die kodierende Region eines Gens kann durch natürlich vorkommende oder künstliche Mutationen verändert werden. Diese Veränderungen der DNA einer Zelle verändern die Funktionsweise der Zelle. Wissenschaftler können eine Tag-Sequenz hinzufügen, um Genprodukte in einem Organismus zu verfolgen und zu untersuchen. Das Spleißen von Genen erzeugt auch neue Gensequenzen, um Proteine mit mehreren oder völlig neuen Funktionen zu erzeugen.
Nicht-kodierende Regionen
Nicht alle Teile eines Gens kontrollieren die Produktion eines Endprodukts. Nicht-kodierende Regionen sind bei der Bestimmung der Genfunktion gleichermaßen wichtig.
Promotorsequenzen steuern die Art und Weise, wie Gene in einer Zelle exprimiert werden. Diese Sequenzen bestimmen, ob ein Gen immer exprimiert wird, die Zelle einen bestimmten Nährstoff produziert oder ob eine Zelle unter Stress steht. Der Promotor kontrolliert auch, in welchen Zellen ein Gen exprimiert wird. Zum Beispiel funktioniert ein bakterieller Promotor nicht, wenn er in eine Pflanzen- oder Tierzelle gebracht wird.
Enhancer-Sequenzen kontrollieren, ob die Zelle viele oder nur wenige Einheiten des Endprodukts des Gens produziert. Andere Sequenzen bestimmen, wie lange und wie viele Produkte in der Zelle verweilen und ob die Zelle Endprodukte ausscheidet.
