Kas ir rekombinantā DNS?
Rekombinantā DNS ir DNS secība, kas ir mākslīgi izveidota laboratorijā. DNS ir veidņu šūnas, ko izmanto olbaltumvielu ražošanai, kas veido dzīvos organismus, un slāpekļa bāzu izvietojums pa DNS virkni nosaka, kuras olbaltumvielas veidojas. Izolējot DNS gabalus un rekombinējot tos ar citām sekvencēm, pētnieki spēj klonēt DNS baktērijās vai citās saimniekorganisma šūnās un ražot noderīgus proteīnus, piemēram, insulīnu. Klonēšana ļauj daudz vieglāk izpētīt noteiktas DNS sekvences, jo tas rada lielu daudzumu DNS, kuru pēc tam var modificēt un analizēt.
Rekombinantās DNS konstruēšanas metodes
Transformācija ir process, kurā DNS segmentu ievieto plazmīdā - nelielā DNS pašapkalpošanās lokā. DNS sagriež, izmantojot restrikcijas enzīmus. Šie fermenti tiek ražoti baktēriju šūnās kā aizsardzības mehānisms, un tie ir vērsti uz noteiktām vietām uz DNS molekulas un sasmalcina to. Ierobežojošie enzīmi ir īpaši noderīgi, jo tie uz DNS segmentiem rada "lipīgus galus". Tāpat kā Velcro, arī šie lipīgie gali ļauj DNS viegli pievienoties komplementāriem segmentiem.
Interesējošais gēns un plazmīdas tiek pakļautas vienam un tam pašam restrikcijas enzīmam. Tas rada daudz dažādu molekulu. Daži ir plazmīdas, kas satur interesējošo gēnu, citas ir plazmīdas, kas satur citus gēnus, citas ir divas plazmīdas kopā. Pēc tam plazmīdas tiek atkārtoti ievadītas baktēriju šūnās, kur tās atkārtojas, un pieprasītā rekombinantā DNS molekula tiek identificēta, izmantojot dažādus analīzes veidus. Piemēram, ja plazmīdu sagriež atsevišķā gēnā, zinātnieki var meklēt šūnas, kas nespēj izteikt šo gēnu, un tādējādi identificēt veiksmīgu rekombināciju.
Nebakteriāla transformācija būtībā ir viens un tas pats process, bet par saimniekiem tiek izmantotas ne-baktēriju šūnas. DNS var injicēt tieši saimniekšūnas kodolā. Pētnieki var arī aizsprostot šūnu ar mikroskopiskām metāla daļiņām, kas pārklātas ar DNS.
Transfekcija ir ļoti līdzīga transformācijai, taču plazmīdu vietā tiek izmantoti fāgi. Fāgs ir vīruss, kas inficē baktērijas. Gan fāgi, gan plazmīdas ir ideāli piemēroti šim procesam, jo tie ātri atkārtojas baktēriju šūnā.
Rekombinanto DNS sekvenciju klonēšana un izmantošana
Kad pētnieki ir identificējuši konkrētās baktēriju šūnas, kas satur rekombinanto secību, viņi var audzēt šīs šūnas kultūrā un radīt lielu daudzumu gēna. Ir grūti panākt, lai baktēriju šūnas faktiski ģenerētu olbaltumvielu no cilvēka vai dzīvnieka saimniekšūnas, taču ir veidi, kā pielāgot gēnu ekspresiju, lai atvieglotu šādu ražošanu. Ja kodolu šūnas tiek izmantotas kā saimniekšūnas (tāpat kā nebakteriālā transformācijā), šūnām būs mazāk problēmu, izsakot rekombinanto gēnu.
Kad gēni ir klonēti lielā skaitā, tos pēc tam var uzglabāt DNS bibliotēkās, sekvencēt un izpētīt. Rekombinantā DNS tehnoloģija ir devusi daudzus nozīmīgus atklājumus kriminālistikā, ģenētisko slimību, lauksaimniecības un farmācijas pētījumu jomā.