Mis on rekombinantne DNA?
Rekombinantne DNA on laboris kunstlikult loodud DNA järjestus. DNA on matriitsrakk, mida kasutatakse elusorganismide moodustavate valkude tootmiseks, ja lämmastikaluste paigutus piki DNA ahelat määrab, millised valgud moodustuvad. Eraldades DNA tükid ja rekombineerides need teiste järjestustega, suudavad teadlased kloonida DNA bakterites või muudes peremeesrakkudes ja toota kasulikke valke, näiteks insuliini. Kloonimine võimaldab konkreetseid DNA järjestusi palju hõlpsamalt uurida, kuna see toodab suures koguses DNA-d, mida saab seejärel modifitseerida ja analüüsida.
Rekombinantse DNA ehitamise meetodid
Transformatsioon on protsess, mille käigus sisestatakse DNA segment plasmiidi - väike isereplikeeruv DNA ring. DNA lõigatakse restriktsiooniensüümide abil. Neid ensüüme toodetakse bakterirakkudes kaitsemehhanismina ning nad suunavad DNA molekuli teatud saite ja hakkivad selle laiali. Piiravad ensüümid on eriti kasulikud, kuna nad loovad DNA segmentidele "kleepuvad otsad". Nagu Velcro, võimaldavad need kleepuvad otsad DNA-l hõlpsasti liituda täiendavate segmentidega.
Huvipakkuv geen ja plasmiidid puutuvad mõlemad kokku sama restriktsiooniensüümiga. See loob palju erinevaid molekule. Mõned on plasmiidid, mis sisaldavad huvipakkuvat geeni, mõned on plasmiidid, mis sisaldavad teisi geene, mõned on kaks plasmiidi koos. Seejärel viiakse plasmiidid uuesti bakterirakkudesse, kus nad paljunevad, ja soovitud rekombinantse DNA molekul tuvastatakse erinevat tüüpi analüüside abil. Näiteks kui plasmiid viilutatakse kindla geeni küljest, võivad teadlased otsida rakke, mis ei suuda seda geeni ekspresseerida, ja seega tuvastada edukat rekombinatsiooni.
Mittebakteriaalne transformatsioon on põhimõtteliselt sama protsess, kuid peremeesorganismidena kasutatakse mittebakteriaalseid rakke. DNA saab süstida otse peremeesraku tuuma. Samuti võivad teadlased raku sulgeda mikroskoopiliste metallosakestega, mis on kaetud DNA-ga.
Transfektsioon on väga sarnane transformatsiooniga, kuid plasmiidide asemel kasutatakse faage. Faag on viirus, mis nakatab baktereid. Nii faagid kui ka plasmiidid on selle protsessi jaoks ideaalsed, kuna nad paljunevad kiiresti bakterirakus.
Rekombinantse DNA järjestuste kloonimine ja kasutamine
Kui teadlased on tuvastanud konkreetsed rekombinantset järjestust sisaldavad bakterirakud, saavad nad neid rakke kultuuris kasvatada ja genereerida suures koguses geeni. On raske saada bakterirakke inimese või looma peremeesrakust tegelikult valku genereerima, kuid on olemas viise, kuidas sellist tootmist hõlbustada. Kui peremeesrakkudena kasutatakse tuumarakke (nagu mittebakteriaalses transformatsioonis), on rakkudel vähem probleeme rekombinantse geeni ekspresseerimisega.
Kui geene on arvukalt kloonitud, saab neid seejärel säilitada DNA-raamatukogudes, järjestada ja uurida. Rekombinantne DNA-tehnoloogia on võimaldanud palju olulisi avastusi kohtuekspertiisis, geneetiliste haiguste uurimises, põllumajanduses ja farmaatsias.