როგორ აშენებენ მეცნიერები დნმ – ის რეკომბინანტულ მოლეკულებს?

რეკომბინანტული დნმ არის დნმ-ის თანმიმდევრობა, რომელიც ხელოვნურად შეიქმნა ლაბორატორიაში. დნმ არის შაბლონის უჯრედები, რომლებიც ქმნიან ცოცხალ ორგანიზმებს წარმოქმნილი ცილების წარმოებას, ხოლო აზოტის ფუძეების განლაგება დნმ – ის ძაფის გასწვრივ განსაზღვრავს რომელი ცილების წარმოქმნას. დნმ – ის ბლოკების იზოლირებით და სხვა თანმიმდევრობით გაერთიანებით, მკვლევარებს შეუძლიათ დნმ – ის კლონირება ბაქტერიებში ან სხვა მასპინძელ უჯრედებში და გამოიმუშაონ სასარგებლო ცილები, მაგალითად ინსულინი. კლონირება საშუალებას იძლევა გაცილებით მარტივად შეისწავლოს დნმ – ის კონკრეტული თანმიმდევრობა, ვინაიდან იგი წარმოქმნის დიდი რაოდენობით დნმ – ს, რომლის შეცვლა და ანალიზი შეიძლება.

ტრანსფორმაცია არის პროცესი, რომლის დროსაც დნმ-ის სეგმენტი პლაზმიდში შედის - დნმ-ის მცირე თვითგამრავლებადი წრე. დნმ იჭრება შეზღუდვის ფერმენტების გამოყენებით. ეს ფერმენტები წარმოიქმნება ბაქტერიულ უჯრედებში, როგორც თავდაცვითი მექანიზმი, და ისინი მიზნად ისახავს დნმ-ის მოლეკულის კონკრეტულ ადგილებს და ანაწილებს მას. შეზღუდვის ფერმენტები განსაკუთრებით სასარგებლოა, რადგან ისინი ქმნიან "წებოვან დაბოლოებებს" დნმ-ის სეგმენტებზე. Velcro- ს მსგავსად, ეს წებოვანი ბოლოები საშუალებას აძლევს დნმ-ს ადვილად შეუერთდეს დამატებით სეგმენტებს.

დაინტერესების გენი და პლაზმიდები განიცდიან ერთსა და იმავე შეზღუდვის ფერმენტს. ეს ქმნის მრავალ განსხვავებულ მოლეკულას. ზოგი პლაზმურია, რომელიც შეიცავს გენის ინტერესს, ზოგი სხვა გენის შემცველი პლაზმიდია, ზოგი ორი პლაზმიდია ერთად. ამის შემდეგ პლაზმიდები ხელახლა შეაქვთ ბაქტერიულ უჯრედებში, სადაც ისინი მრავლდებიან და სხვადასხვა ტიპის ანალიზით იძებნება ძებნილი რეკომბინანტული დნმ-ის მოლეკულა. მაგალითად, თუ პლაზმიდი დაყოფილია კონკრეტულ გენზე, მეცნიერებს შეუძლიათ მოძებნონ უჯრედები, რომლებიც ვერ გამოხატავენ ამ გენს და ამით წარმატებული რეკომბინაცია გამოავლინონ.

არაბაქტერიული ტრანსფორმაცია არსებითად იგივე პროცესია, მაგრამ მასპინძლებად იყენებენ არაბაქტერიულ უჯრედებს. დნმ-ის ინექცია შესაძლებელია მასპინძელი უჯრედის ბირთვში. მკვლევარებმა შეიძლება შეიტანონ უჯრედი მიკროსკოპული ლითონის ნაწილაკებით, რომლებიც დაფარულია დნმ-ით.

ტრანსფექცია ძალიან ჰგავს ტრანსფორმაციას, მაგრამ პლაგიდების ნაცვლად გამოიყენება ფაგები. ფაგი არის ვირუსი, რომელიც აინფიცირებს ბაქტერიებს. როგორც ფაგები, ასევე პლაზმიდები იდეალურია ამ პროცესისთვის, რადგან ისინი სწრაფად გამრავლდებიან ბაქტერიულ უჯრედში.

მას შემდეგ, რაც მკვლევარებმა დაადგინეს კონკრეტული ბაქტერიული უჯრედები, რომლებიც შეიცავს რეკომბინანტულ თანმიმდევრობას, მათ შეუძლიათ ამ უჯრედების კულტურაში გაზრდა და დიდი რაოდენობით გენების წარმოქმნა. ძნელია მიიღოს ბაქტერიული უჯრედები ადამიანის ან ცხოველის მასპინძელი უჯრედისგან სინამდვილეში პროტეინის გამომუშავებას, მაგრამ არსებობს გენების ექსპრესიის შეცვლის გზები, რომ ასეთი წარმოება გამარტივდეს. თუ ბირთვიანი უჯრედები გამოიყენება მასპინძელ უჯრედად (როგორც არაბაქტერიული ტრანსფორმაციის დროს), უჯრედებს ნაკლები პრობლემები ექნებათ რეკომბინანტული გენის გამოხატვაში.

მას შემდეგ რაც დიდი რაოდენობით მოხდება გენების კლონირება, ამის შემდეგ მათი შენახვა შესაძლებელია დნმ – ის ბიბლიოთეკებში, ხდება მათი თანმიმდევრობა და შესწავლა. რეკომბინანტული დნმ ტექნოლოგიამ საშუალებას მისცა მრავალი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა ექსპერტიზაში, გენეტიკური დაავადებების, სოფლის მეურნეობისა და ფარმაცევტული პროდუქტების შესწავლა.