Genen zijn sequenties van DNA die kunnen worden opgedeeld in functionele segmenten. Ze produceren ook een biologisch actief product, zoals een structureel eiwit, enzym of nucleïnezuur. Door segmenten van bestaande genen samen te voegen in een proces dat moleculair klonen wordt genoemd, ontwikkelen wetenschappers genen met nieuwe eigenschappen. Wetenschappers voeren gensplitsing uit in het laboratorium en brengen het DNA in in planten, dieren of cellijnen.
Waarom genen splitsen?
Hoewel op een avond wordt gezegd dat het verstandig is om de natuur met rust te laten, biedt gensplitsing veel voordelen voor de samenleving. Wetenschappers zijn verreweg de meest frequente gebruikers en bestuderen de functie van genen en genproducten. Ze voegen nieuwe genen toe aan organismen om gewasplanten ziekteresistent of voedzamer te maken.
Gentherapie, een actief onderwerp van onderzoek, biedt een nieuwe en op maat gemaakte manier om genetische ziekten te bestrijden. Deze benadering is vooral nuttig wanneer medicijnen met kleine moleculen niet bestaan. Wetenschappers gebruiken gensplitsing ook om op eiwitten gebaseerde medicijnen te produceren die de medische zorg verbeteren.
Gensplitsingsproces
Een gen wordt gesplitst door verschillende gensegmenten en DNA-sequenties samen te voegen tot een product dat een chimera wordt genoemd. Wetenschappers voegen deze fragmenten samen in een cirkelvormig stuk DNA dat een plasmide wordt genoemd.
Wetenschappers gebruiken een complex proces om genen uit het DNA van een organisme te klonen. In decennia van wetenschappelijk onderzoek bestaan de meeste genen echter al in een plasmide dat ergens in een laboratorium is opgeslagen. Gensegmenten worden uit het oorspronkelijke DNA geknipt en samengevoegd om een nieuw gen te maken. Vervolgens controleren onderzoekers de nieuwe sequentie om er zeker van te zijn dat de positie en oriëntatie in het DNA-molecuul correct zijn.
Regio's coderen
Het coderende gebied van het gen definieert het product dat door de cel wordt geproduceerd; dit is bijna altijd een eiwit. Het coderende gebied van een gen kan worden veranderd met natuurlijk voorkomende of kunstmatige mutaties. Deze veranderingen in het DNA van een cel veranderen hoe de cel functioneert. Wetenschappers kunnen een tag-sequentie toevoegen om genproducten in een organisme te volgen en te bestuderen. Gensplitsing creëert ook nieuwe gensequenties om eiwitten te maken met meerdere of geheel nieuwe functies.
Niet-coderende regio's
Niet alle onderdelen van een gencontrole productie van een eindproduct. Niet-coderende regio's zijn even belangrijk bij het bepalen van de genfunctie.
Promotorsequenties bepalen de manieren waarop genen in een cel tot expressie worden gebracht. Deze sequenties bepalen of een gen altijd tot expressie komt, verwerkt dat de cel een bepaalde voedingsstof aanmaakt of dat een cel onder stress staat. De promotor bepaalt ook in welke cellen een gen tot expressie wordt gebracht. Een bacteriële promotor zal bijvoorbeeld niet werken als deze in een plantaardige of dierlijke cel wordt gebracht.
Enhancer-sequenties bepalen of de cel veel of slechts enkele eenheden van het eindproduct van het gen produceert. Andere sequenties bepalen hoe lang en hoeveel producten in de cel blijven en of de cel eindproducten uitscheidt.
