Mi a rekombináns DNS?
A rekombináns DNS egy olyan DNS-szekvencia, amelyet mesterségesen hoztak létre a laboratóriumban. A DNS az a sablonsejt, amelyet az élő organizmusokat alkotó fehérjék előállításához használnak, és a nitrogénbázisok elrendezése a DNS egy szála mentén határozza meg, hogy mely fehérjék képződnek. A DNS-darabok elkülönítésével és más szekvenciákkal történő rekombinálásával a kutatók képesek a DNS-t klónozni a baktériumokon vagy más gazdasejteken belül, és hasznos fehérjéket, például inzulint termelni. A klónozás lehetővé teszi az egyes DNS-szekvenciák sokkal könnyebb tanulmányozását, mivel nagy mennyiségű DNS-t termel, amelyet aztán módosítani és elemezni lehet.
Rekombináns DNS felépítésének módszerei
A transzformáció egy olyan folyamat, amelynek során egy DNS-szegmens beillesztésre kerül egy plazmidba - a DNS kis önreplikálódó körébe. A DNS-t restrikciós enzimek alkalmazásával vágjuk le. Ezek az enzimek a baktériumsejtekben termelődnek védekező mechanizmusként, és egy DNS-molekula adott helyeit célozzák meg és szaggatják szét. A restrikciós enzimek különösen azért hasznosak, mert "ragadós végeket" hoznak létre a DNS szegmensein. A tépőzárhoz hasonlóan ezek a ragadós végek lehetővé teszik a DNS számára, hogy könnyen csatlakozzon a kiegészítő szegmensekhez.
A kérdéses gént és a plazmidokat egyaránt ugyanazon restrikciós enzimnek tesszük ki. Ez sokféle molekulát hoz létre. Vannak olyan plazmidok, amelyek a kérdéses gént tartalmazzák, vannak, amelyek más géneket tartalmaznak, mások két plazmidot tartalmaznak együtt. Ezután a plazmidokat visszavezetik a baktériumsejtekbe, ahol replikálódnak, és a kívánt rekombináns DNS-molekulát különböző típusú elemzésekkel azonosítják. Például, ha a plazmidot szétvágják egy adott génnél, a tudósok olyan sejteket kereshetnek, amelyek nem képesek kifejezni ezt a gént, és így azonosíthatják a sikeres rekombinációt.
A nem bakteriális transzformáció lényegében ugyanaz a folyamat, de nem baktérium sejteket használ gazdaként. A DNS közvetlenül a gazdasejt magjába injektálható. A kutatók mikroszkópos fémrészecskékkel is elzárhatják a sejteket, amelyeket DNS-sel borítottak be.
A transzfekció nagyon hasonló a transzformációhoz, de plazmidok helyett fágokat használnak. A fág egy vírus, amely megfertőzi a baktériumokat. Mind a fágok, mind a plazmidok ideálisak ehhez a folyamathoz, mivel gyorsan szaporodnak egy baktériumsejtben.
Rekombináns DNS-szekvenciák klónozása és használata
Miután a kutatók azonosították a rekombináns szekvenciát tartalmazó baktériumsejteket, akkor ezeket a sejteket tenyészetben növeszthetik, és nagy mennyiségű gént generálhatnak. Nehéz rávenni a baktériumsejteket arra, hogy egy emberi vagy állati gazdasejtből valóban fehérjét állítsanak elő, de vannak olyan módszerek, amelyekkel a génexpresszió módosítható az ilyen termelés megkönnyítésére. Ha gócos sejteket használnak gazdasejtként (mint a nem baktérium transzformációban), akkor a sejteknek kevesebb problémája lesz a rekombináns gén expressziójával.
Miután a géneket nagy számban klónozták, DNS-könyvtárakban tárolhatók, szekvenálhatók és tanulmányozhatók. A rekombináns DNS-technológia számos fontos felfedezést tett lehetővé az igazságügyi vizsgálatokban, a genetikai betegségek, a mezőgazdaság és a gyógyszerek tanulmányozásában.