Što je rekombinantna DNA?
Rekombinantna DNA je DNA sekvenca koja je umjetno stvorena u laboratoriju. DNA je predložak stanica koje koriste za proizvodnju proteina koji čine žive organizme, a raspored dušikovih baza duž lanca DNA određuje koji se proteini stvaraju. Izolirajući dijelove DNA i rekombinirajući ih s drugim sekvencama, istraživači su u stanju klonirati DNA unutar bakterija ili drugih stanica domaćina i proizvesti korisne proteine, poput inzulina. Kloniranje omogućuje mnogo lakše proučavanje određenih sekvenci DNA, jer stvara veliku količinu DNA koja se potom može modificirati i analizirati.
Metode konstrukcije rekombinantne DNA
Transformacija je postupak kojim se segment DNA ubacuje u plazmid - mali samokoplicirajući krug DNA. DNA se reže restrikcijskim enzimima. Ti se enzimi proizvode u bakterijskim stanicama kao obrambeni mehanizam i ciljaju određena mjesta na molekuli DNA i usitnjavaju je. Restrikcijski enzimi su posebno korisni jer stvaraju "ljepljive krajeve" na segmentima DNA. Poput čičaka, ovi ljepljivi krajevi omogućuju DNK da se lako spoji s komplementarnim segmentima.
Gen koji nas zanima i plazmidi su izloženi istom restrikcijskom enzimu. To stvara mnogo različitih molekula. Neki su plazmidi koji sadrže gen koji nas zanima, neki plazmidi koji sadrže druge gene, neki su dva plazmida zajedno. Zatim se plazmidi ponovno uvode u bakterijske stanice, gdje se repliciraju, a tražena molekula rekombinantne DNA identificira se različitim vrstama analiza. Na primjer, ako se plazmid razreže na određeni gen, znanstvenici mogu potražiti stanice koje ne uspijevaju eksprimirati taj gen i na taj način identificirati uspješnu rekombinaciju.
Nebakterijska transformacija u osnovi je isti postupak, ali kao bakterije koristi nebakterijske stanice. DNA se može ubrizgati izravno u jezgru stanice domaćina. Istraživači također mogu napasti stanicu mikroskopskim metalnim česticama koje su presvučene DNA.
Transfekcija je vrlo slična transformaciji, ali umjesto plazmida koriste se fagi. Fag je virus koji inficira bakterije. I fagi i plazmidi su idealni za ovaj postupak jer će se brzo replicirati unutar bakterijske stanice.
Kloniranje i upotreba rekombinantnih DNA sekvenci
Jednom kada su istraživači identificirali određene bakterijske stanice koje sadrže rekombinantnu sekvencu, mogu ih uzgajati u kulturi i generirati velike količine gena. Teško je natjerati bakterijske stanice da zapravo generiraju protein iz stanice čovjeka ili životinje, ali postoje načini prilagodbe ekspresije gena koji olakšavaju takvu proizvodnju. Ako se nukleirane stanice koriste kao stanice domaćina (kao u nebakterijskoj transformaciji), stanice će imati manje problema s izražavanjem rekombinantnog gena.
Nakon što se geni kloniraju u velikom broju, oni se tada mogu pohraniti u DNK biblioteke, sekvencirati i proučavati. Tehnologija rekombinantne DNA omogućila je mnoga važna otkrića u forenzici, proučavanju genetskih bolesti, poljoprivredi i farmaciji.