Co to jest rekombinowany DNA?
Rekombinowany DNA to sekwencja DNA, która została sztucznie stworzona w laboratorium. DNA to komórki matrycowe wykorzystywane do produkcji białek, z których składają się żywe organizmy, a układ zasad azotowych wzdłuż nici DNA określa, które białka powstają. Izolując fragmenty DNA i rekombinując je z innymi sekwencjami, naukowcy są w stanie klonować DNA w bakteriach lub innych komórkach gospodarza i wytwarzać użyteczne białka, takie jak insulina. Klonowanie pozwala na znacznie łatwiejsze badanie poszczególnych sekwencji DNA, ponieważ wytwarza duże ilości DNA, które można następnie modyfikować i analizować.
Metody konstruowania zrekombinowanego DNA
Transformacja to proces, w którym segment DNA jest wstawiany do plazmidu – małego samoreplikującego się kręgu DNA. DNA jest cięte przy użyciu enzymów restrykcyjnych. Enzymy te są wytwarzane w komórkach bakteryjnych jako mechanizm obronny i celują w określone miejsca na cząsteczce DNA i rozdrabniają je. Enzymy restrykcyjne są szczególnie przydatne, ponieważ tworzą „lepkie końce” na segmentach DNA. Podobnie jak rzep, te lepkie końce umożliwiają łatwe łączenie DNA z uzupełniającymi się segmentami.
Interesujący gen i plazmidy są eksponowane na ten sam enzym restrykcyjny. Tworzy to wiele różnych cząsteczek. Niektóre są plazmidami zawierającymi interesujący gen, niektóre są plazmidami zawierającymi inne geny, niektóre są dwoma plazmidami razem. Plazmidy są następnie ponownie wprowadzane do komórek bakteryjnych, gdzie ulegają replikacji, a poszukiwana rekombinowana cząsteczka DNA jest identyfikowana za pomocą różnych rodzajów analiz. Na przykład, jeśli plazmid zostanie pocięty na określonym genie, naukowcy mogą szukać komórek, które nie wykazują ekspresji tego genu, a tym samym identyfikować udaną rekombinację.
Transformacja niebakteryjna jest zasadniczo tym samym procesem, ale jako gospodarza wykorzystuje się komórki niebakteryjne. DNA można wstrzyknąć bezpośrednio do jądra komórki gospodarza. Naukowcy mogą również zasypać komórkę mikroskopijnymi cząstkami metalu, które zostały pokryte DNA.
Transfekcja jest bardzo podobna do transformacji, ale zamiast plazmidów stosuje się fagi. Fag to wirus, który infekuje bakterie. Zarówno fagi, jak i plazmidy są idealne do tego procesu, ponieważ szybko replikują się w komórce bakteryjnej.
Klonowanie i stosowanie zrekombinowanych sekwencji DNA
Gdy badacze zidentyfikują konkretne komórki bakteryjne zawierające zrekombinowaną sekwencję, mogą hodować te komórki w kulturze i generować duże ilości genu. Trudno jest sprawić, by komórki bakteryjne faktycznie wytworzyły białko z komórki gospodarza człowieka lub zwierzęcia, ale istnieją sposoby na poprawienie ekspresji genów, aby ułatwić taką produkcję. Jeśli jako komórki gospodarza stosuje się komórki jądrzaste (jak w transformacji niebakteryjnej), komórki będą miały mniej problemów z ekspresją zrekombinowanego genu.
Gdy geny zostaną sklonowane w dużej liczbie, można je następnie przechowywać w bibliotekach DNA, sekwencjonować i badać. Technologia rekombinacji DNA umożliwiła wiele ważnych odkryć w kryminalistyce, badaniach chorób genetycznych, rolnictwie i farmacji.