Hva er rekombinant DNA?
Rekombinant DNA er en DNA-sekvens som er blitt kunstig opprettet i laboratoriet. DNA er malcellene som brukes til å produsere proteiner som utgjør levende organismer, og ordningen av nitrogenbaser langs en streng av DNA bestemmer hvilke proteiner som dannes. Ved å isolere biter av DNA og rekombinere dem med andre sekvenser, er forskere i stand til å klone DNA i bakterier eller andre vertsceller og produsere nyttige proteiner, for eksempel insulin. Kloning muliggjør mye enklere studier av bestemte DNA-sekvenser, siden det produserer en stor mengde DNA som deretter kan modifiseres og analyseres.
Metoder for å konstruere rekombinant DNA
Transformasjon er en prosess der et DNA-segment settes inn i et plasmid - en liten selvrepliserende sirkel av DNA. DNA kuttes ved hjelp av restriksjonsenzymer. Disse enzymene produseres i bakterieceller som en forsvarsmekanisme, og de retter seg mot bestemte steder på et DNA-molekyl og hugger det fra hverandre. Restriksjonsenzymer er spesielt nyttige fordi de skaper "klebrig ender" på segmentene av DNA. I likhet med borrelås tillater disse klissete endene DNA å komme lett sammen med komplementære segmenter.
Genet av interesse og plasmidene er begge utsatt for det samme restriksjonsenzymet. Dette skaper mange forskjellige molekyler. Noen er plasmider som inneholder genet av interesse, noen er plasmider som inneholder andre gener, noen er to plasmider sammen. Plasmidene introduseres deretter på nytt i bakterieceller, hvor de replikerer, og det etterspurte rekombinante DNA-molekylet identifiseres gjennom forskjellige typer analyser. For eksempel, hvis plasmidet er skåret fra hverandre på et bestemt gen, kan forskere se etter celler som ikke gir uttrykk for det genet og dermed identifisere vellykket rekombinasjon.
Ikke-bakteriell transformasjon er egentlig den samme prosessen, men bruker ikke-bakterielle celler som verter. DNA kan injiseres direkte i kjernen til en vertscelle. Forskere kan også sperre en celle med mikroskopiske metallpartikler som er belagt med DNA.
Transfeksjon er veldig lik transformasjon, men fager brukes i stedet for plasmider. En fag er et virus som infiserer bakterier. Både fager og plasmider er ideelle for denne prosessen, siden de vil replikere raskt i en bakteriecelle.
Kloning og bruk av rekombinante DNA-sekvenser
Når forskere har identifisert de spesifikke bakteriecellene som inneholder den rekombinante sekvensen, kan de dyrke disse cellene i en kultur og generere store mengder av genet. Det er vanskelig å få bakterieceller til å faktisk generere et protein fra en vertscelle fra mennesker eller dyr, men det er måter å tilpasse genuttrykk for å gjøre slik produksjon lettere. Hvis kjerneceller brukes som vertsceller (som i ikke-bakteriell transformasjon), vil cellene få færre problemer med å uttrykke det rekombinante genet.
Når gener er klonet i stort antall, kan de lagres i DNA-biblioteker, sekvenseres og studeres. Rekombinant DNA-teknologi har muliggjort mange viktige funn innen rettsmedisin, studier av genetiske sykdommer, jordbruk og legemidler.