Kas yra rekombinantinė DNR?
Rekombinantinė DNR yra DNR seka, kuri buvo dirbtinai sukurta laboratorijoje. DNR yra šablono ląstelės, naudojamos baltymams, iš kurių susidaro gyvi organizmai, gaminti, o azoto bazių išsidėstymas palei DNR grandinę nustato, kurie baltymai susidaro. Tyrėjai, išskirdami DNR dalis ir rekombinuodami jas su kitomis sekomis, sugeba klonuoti DNR bakterijose ar kitose ląstelėse-šeimininkėse ir gaminti naudingus baltymus, pavyzdžiui, insuliną. Klonavimas leidžia daug lengviau ištirti tam tikras DNR sekas, nes jis sukuria didelį kiekį DNR, kurį vėliau galima modifikuoti ir analizuoti.
Rekombinantinės DNR konstravimo metodai
Transformacija yra procesas, kurio metu į plazmidę įterpiamas DNR segmentas - nedidelis save replikuojantis DNR ratas. DNR supjaustoma naudojant restrikcijos fermentus. Šie fermentai gaminami bakterijų ląstelėse kaip gynybinis mechanizmas, jie nukreipia tam tikras DNR molekulės vietas ir ją susmulkina. Ribojimo fermentai yra ypač naudingi, nes jie sukuria „lipnius galus“ DNR segmentuose. Kaip ir „Velcro“, šie lipnūs galai leidžia DNR lengvai prisijungti prie papildomų segmentų.
Dominantis genas ir plazmidės veikiami tuo pačiu restrikcijos fermentu. Tai sukuria daug skirtingų molekulių. Kai kurios yra plazmidės, kuriose yra dominantis genas, kitos yra plazmos, turinčios kitų genų, kitos yra dvi kartu esančios plazmidės. Tada plazmidės vėl įvedamos į bakterijų ląsteles, kur jos dauginasi, ir ieškoma rekombinantinė DNR molekulė identifikuojama atliekant skirtingus analizės tipus. Pavyzdžiui, jei plazmidė yra suskirstyta į tam tikrą geną, mokslininkai gali ieškoti ląstelių, kurios neišreiškia šio geno, ir taip nustatyti sėkmingą rekombinaciją.
Nebakterinė transformacija iš esmės yra tas pats procesas, tačiau kaip šeimininkai naudojamos ne bakterinės ląstelės. DNR galima suleisti tiesiai į ląstelės-šeimininkės branduolį. Tyrėjai taip pat gali užtverti ląstelę mikroskopinėmis metalų dalelėmis, padengtomis DNR.
Transfekcija labai panaši į transformaciją, tačiau vietoj plazmidžių naudojami fagai. Fagas yra virusas, užkrečiantis bakterijas. Tiek fagai, tiek plazmidės yra idealūs šiam procesui, nes jie greitai dauginsis bakterijų ląstelėje.
Rekombinantinių DNR sekų klonavimas ir naudojimas
Tyrėjai nustatę konkrečias bakterijų ląsteles, kuriose yra rekombinantinė seka, jie gali auginti tas ląsteles kultūroje ir generuoti didelius geno kiekius. Sunku priversti bakterijų ląsteles iš tikrųjų generuoti baltymus iš žmogaus ar gyvūno-šeimininko ląstelių, tačiau yra būdų, kaip patobulinti genų ekspresiją, kad būtų lengviau tokią gamybą. Jei branduolio ląstelės bus naudojamos kaip ląstelės šeimininkės (kaip ir nebakterinės transformacijos metu), ląstelės turės mažiau problemų, išreikšdamos rekombinantinį geną.
Kai genai yra klonuojami dideliu kiekiu, juos galima laikyti DNR bibliotekose, sekvenuoti ir tirti. Rekombinantinė DNR technologija leido atlikti daug svarbių teismo medicinos, genetinių ligų, žemės ūkio ir farmacijos tyrimų atradimų.