גנים הם רצפי DNA שניתן לפרק למקטעים פונקציונליים. הם גם מייצרים מוצר פעיל ביולוגית, כגון חלבון מבני, אנזים או חומצת גרעין. על ידי חיבור קטעי גנים קיימים בתהליך הנקרא שיבוט מולקולרי, מדענים מפתחים גנים בעלי תכונות חדשות. מדענים מבצעים שחבור גנים במעבדה ומכניסים את ה- DNA לצמחים, לבעלי חיים או לשורות תאים.
מדוע אחווה גנים?
אף על פי שלילה כלשהו אומר שזה נבון להשאיר את הטבע לבד, שחבור גנים מציע יתרונות רבים לחברה. מדענים הם ללא ספק המשתמשים השכיחים ביותר שלהם, ולומדים את תפקוד הגנים ותוצרי הגנים. הם מוסיפים גנים חדשים לאורגניזמים כדי להפוך את צמחי היבול לעמידים למחלות או למזינים יותר.
טיפול גנטי, נושא פעיל של מחקר, מספק דרך חדשה ומותאמת אישית להילחם במחלות גנטיות. גישה זו שימושית במיוחד כאשר תרופות מולקולות קטנות אינן קיימות. מדענים משתמשים גם בחיתוך גנים כדי לייצר תרופות מבוססות חלבון המשפרות את הטיפול הרפואי.
תהליך שחבור גנים
גן נחבר על ידי הרכבת מקטעי גן שונים ורצפי DNA למוצר הנקרא כימרה. מדענים מצטרפים לקטעים אלה לפיסת DNA עגולה הנקראת פלסמיד.
מדענים משתמשים בתהליך מורכב לשיבוט גנים מה- DNA של האורגניזם. עם זאת, בעשרות שנים של מחקר מדעי, רוב הגנים כבר קיימים בפלסמיד המאוחסן במעבדה אי שם. קטעי גנים נחתכים מה- DNA המקורי ומחוברים לייצור גן חדש. לאחר מכן חוקרים בודקים את הרצף החדש כדי לוודא שמיקומו וכיוונו במולקולת ה- DNA נכונים.
קידוד אזורים
אזור הקידוד של הגן מגדיר את המוצר המיוצר על ידי התא; זה כמעט תמיד חלבון. ניתן לשנות את האזור המקודד של גן בעזרת מוטציות המופיעות באופן טבעי או מלאכותי. שינויים אלה ב- DNA של התא משנים את תפקוד התא. מדענים יכולים להוסיף רצף תגים כדי לעקוב ולחקור מוצרי גנים באורגניזם. שחבור גנים יוצר גם רצפי גנים חדשים ליצירת חלבונים עם פונקציות מרובות או חדשות לגמרי.
אזורים שאינם מקודדים
לא כל חלקי הייצור שולטים בייצור של מוצר קצה. אזורים שאינם מקודדים חשובים באותה מידה בקביעת תפקוד הגן.
רצפי האמרגן שולטים בדרכים בהן ביטוי הגנים בתא. רצפים אלה קובעים אם גן מתבטא תמיד, מעבד את התא המייצר חומר מזין מסוים או שמא תא נמצא במתח. האמרגן גם שולט באילו תאים גן מתבטא. לדוגמא, מקדם חיידקים לא יעבוד אם הוא יועבר לתא צמחי או בעל חיים.
רצפי משפר קובעים אם התא מייצר הרבה או רק כמה יחידות מהתוצר הסופי של הגן. רצפים אחרים קובעים כמה זמן וכמה מוצרים מתעכבים בתא והאם התא מפריש מוצרי קצה.
