組換えDNAとは何ですか？
組換えDNAは、実験室で人工的に作成されたDNA配列です。 DNAは、細胞が生物を構成するタンパク質を生成するために使用するテンプレートであり、DNAの鎖に沿った窒素塩基の配置によって、形成されるタンパク質が決まります。 DNAのチャンクを分離し、それらを他の配列と再結合することにより、研究者は細菌または他の宿主細胞内でDNAをクローン化し、インスリンなどの有用なタンパク質を生成することができます。 クローニングは、特定のDNA配列の研究をはるかに容易にします。これは、大量のDNAを生成し、それを変更して分析できるためです。
組換えDNAを構築する方法
形質転換は、DNAのセグメントがプラスミド（DNAの小さな自己複製円）に挿入されるプロセスです。 DNAは制限酵素を使用して切断されます。 これらの酵素は、防御機構として細菌細胞で生成され、DNA分子の特定の部位を標的にしてそれを切り刻みます。 制限酵素は、DNAのセグメントに「粘着末端」を作るため、特に有用です。 ベルクロのように、これらの粘着末端はDNAが相補的なセグメントと容易に結合することを可能にします。
目的の遺伝子とプラスミドは両方とも同じ制限酵素にさらされています。 これにより、さまざまな分子が作成されます。 目的の遺伝子を含むプラスミドもあれば、他の遺伝子を含むプラスミドもあれば、2つのプラスミドを一緒に含むプラスミドもあります。 次に、プラスミドは細菌細胞に再導入され、そこで複製され、さまざまなタイプの分析を通じて、求められている組換えDNA分子が特定されます。 たとえば、プラスミドが特定の遺伝子でスライスされている場合、科学者はその遺伝子を発現できない細胞を探し、組換えが成功したことを確認できます。
非細菌性形質転換は本質的に同じプロセスですが、宿主として非細菌性細胞を使用します。 DNAは宿主細胞の核に直接注入することができます。 研究者はまた、DNAでコーティングされた微細な金属粒子で細胞を弾圧するかもしれません。
トランスフェクションは形質転換と非常に似ていますが、プラスミドの代わりにファージが使用されます。 ファージはバクテリアに感染するウイルスです。 ファージとプラスミドはどちらも細菌細胞内で迅速に複製するため、このプロセスに理想的です。
組換えDNA配列のクローニングと使用
研究者が組換え配列を含む特定の細菌細胞を特定すると、培養物中でそれらの細胞を増殖させ、大量の遺伝子を生成することができます。 細菌細胞にヒトや動物の宿主細胞から実際にタンパク質を生成させることは困難ですが、遺伝子発現を微調整してそのような生成を容易にする方法があります。 有核細胞を宿主細胞として使用する場合（非細菌形質転換の場合のように）、細胞は組換え遺伝子を発現する際の問題が少なくなります。
遺伝子が大量にクローン化されると、それらはDNAライブラリーに保存され、配列決定され、研究されます。 組換えDNA技術は、法医学、遺伝病、農業、医薬品の研究における多くの重要な発見を可能にしました。