Rekombinant DNA (deoksyribonukleinsyre) er en syntetisk type nukleinsyre opprettet ved å koble DNA sekvenser sammen som ikke naturlig ville eksistere under normale omstendigheter og miljømessige forhold forhold.
Prosessen med å lage rekombinant DNA utføres vanligvis med et rekombinant plasmid. Spesielt er det laget av en avansert DNA-teknologiprosedyre innen biologi og genetikk kjent som genkloning. Rekombinant DNA settes i en celle, som deretter produserer et helt nytt protein, og brukes til å syntetisere medikamenter, antistoffer eller spesifikke proteiner for kun forskning.
Introduksjon om rekombinant DNA-teknologi
DNA fra en donororganisme eller biologisk kilde blir først ekstrahert fra celler og deretter utsatt for en skjæringsprosess kjent som enzymatisk restriksjon. Dette genererer fragmenter av DNA som inneholder genet eller gener av interesse. Disse fragmentene kan deretter "klones" (dvs. settes inn) eller festes på fragmenter fra mottakerorganismen.
De blir deretter satt inn i større DNA-molekyler (et "rekombinant plasmid"), som blir plassert i en bakterie og får lov til å formere seg. Det rekombinante DNA blir deretter utvunnet og verifisert.
Les mer om fordeler og ulemper med rekombinant DNA-teknologi.
DNA-isolasjon
DNA må først ekstraheres og renses fra andre cellulære molekyler, slik som ribonukleinsyrer (RNA), proteiner og strukturer som cellemembraner. For kloningsformål oppnås DNA fra kjernen og er kjent som "genomisk DNA." En vanlig metode for DNA ekstraksjon er ved ultrasentrifugering av cellekomponenter i en tetthetsgradient som består av etidiumbromid i cesium klorid.
Alternativt kan en serie med alkaliske vasker og saltbuffervask også brukes til å gjenvinne DNA. Når dette er utfelt og renset for alle andre uønskede forurensninger, kan DNA kuttes i fragmenter.
Restriksjonsenzym Fordøyelse av DNA
Restriksjonsenzymer er enzymer som kutter opp veldig spesifikke DNA-sekvenser; de brukes til å lage unike DNA-fragmenter. Denne prosessen sikrer at ingen unøyaktige, uriktige eller uønskede sekvenser genereres og blir ved et uhell innlemmet i det endelige rekombinante DNA, noe som kan resultere i både eksperimentell svikt og celledød.
For å generere de ønskede DNA-fragmentene, brukes et spesifikt enkelt (eller kombinasjon av) enzym (er) for å kutte opp eller fordøye DNA. Fragmentene blir deretter renset ved gelelektroforese, som skiller dem fra det uønskede DNA. En grovere DNA-teknologimetode innebærer ganske enkelt mekanisk klipping, som river opp de lengre DNA-segmentene i mindre som kan brukes til kloning.
DNA-ligering
Ligering er prosessen med å stikke eller sammenføye donor- og mottaker (eller vektor) DNA-fragmenter for å skape et rekombinant plasmid-DNA-molekyl. Ideelt sett ville restriksjonsenzymer valgt for å lage fragmentene blitt nøye gjennomtenkt og utformet slik at de lar disse bitene settes sammen som et puslespill.
For å gjøre dette foretrekkes restriksjonsenzymer som produserer kompatible "klebrig ender", slik at alle kompatible fragmenter naturlig vil forbinde seg med hverandre. Ellers kan DNA-ligaseenzymet brukes til å forbinde DNA-segmentene med fosfodiesterbindinger.
Rekombinant DNA-replikering
Prosessen med transformasjon eller varmesjokk brukes til å sette det rekombinante DNA-molekylet i en vertsbakteriecelle, som deretter kan generere mange kopier av det syntetiske DNA. Disse bakteriene dyrkes på agarplater, dyrkes opp i spesielle bakterielle buljonger, og lyseres deretter for å frigjøre det rekombinante DNA. Til slutt kan DNA verifiseres ved DNA-sekvensering, funksjonelle eksperimenter og fordøyelse av restriksjonsenzym.
Bruk for rekombinant DNA
Rekombinant DNA-teknologi brukes til alt fra akademiske laboratorieeksperimenter til å lage farmasøytiske legemidler. Det er også en viktig del av DNA-sekvensering og genidentifikasjon.
Du kan lese mer om bruk for dette DNA-teknologi her.
Les mer om forskjellen mellom rekombinant DNA og genteknologi.