Inżynieria genetyczna to dziedzina biologii molekularnej, która polega na manipulowaniu strukturą materiału genetycznego, znanego również jako kwas deoksyrybonukleinowy lub DNA. Rekombinowany DNA, zwany także rDNA, to nić DNA, która została zmanipulowana przez naukowców. Inżynieria genetyczna i rDNA idą w parze; inżynieria genetyczna byłaby niemożliwa bez użycia rDNA.
DNA w inżynierii genetycznej
DNA to dwuniciowa cząsteczka, która zawiera geny, regiony niekodujące i regiony regulujące geny. Geny to jednostki dziedziczne, które kodują białka i określają cechy organizmów. Innymi słowy, geny odróżniają cię od innych żywych organizmów i innych ludzi; geny i DNA czynią cię wyjątkowym. Naukowcy wykorzystują DNA do wytwarzania rDNA w laboratorium. Naukowcy nie są w stanie wygenerować DNA, więc do wytworzenia rDNA muszą użyć naturalnego DNA z różnych organizmów. Technologia rekombinacji DNA umożliwia naukowcom połączenie DNA z dwóch źródeł: ludzkiego DNA z bakteryjnym DNA w celu wytworzenia powstałych białek w kulturach komórkowych.
Generowanie rekombinowanego DNA
„Molekularna biologia komórki” H. Lodish i wsp. definiuje rDNA jako cząsteczkę DNA utworzoną przez łączenie fragmentów DNA z różnych źródeł. rDNA jest wytwarzany przez cięcie DNA enzymami zwanymi enzymami restrykcyjnymi, które mogą ciąć DNA w określonej sekwencji. Wycięty DNA można połączyć z innym DNA, ciętym tym samym enzymem, przy użyciu innego enzymu, zwanego ligazą DNA. Najczęściej rDNA jest klonowany do plazmidu i transformowany do E. komórka coli. MI. coli będzie namnażać znajdujący się w nim plazmid i rDNA lub wytwarzać białko kodowane przez rDNA.
rDNA i inżynieria genetyczna
Pierwsze cząsteczki rDNA zostały wygenerowane w 1973 roku przez Paula Berga, Herberta Boyera, Annie Chang i Stanleya Cohena z Uniwersytetu Stanforda i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco. Jest to uważane za narodziny inżynierii genetycznej, zgodnie z „Cell and Molecular Biology” napisanym przez Geralda Karpa. rDNA jest najważniejszym narzędziem używanym przez inżynierów genetycznych. Bez rDNA nie byłoby inżynierii genetycznej.
Powody do manipulacji DNA
Manipulacja DNA i generowanie rDNA ma kilka zastosowań. Geny w DNA kodują białka, które pełnią kilka funkcji w naszym ciele. Za pomocą rDNA naukowcy mogą wytwarzać białka w laboratorium. Na przykład wiele szczepionek, ludzkiej insuliny i ludzkich hormonów wzrostu wytwarza się w laboratorium przy użyciu technologii rDNA. Przed „narodzinami” inżynierii genetycznej insulina stosowana w leczeniu cukrzycy była izolowana od świń i krów.