Гены - это последовательности ДНК, которые можно разбить на функциональные сегменты. Они также производят биологически активный продукт, такой как структурный белок, фермент или нуклеиновая кислота. Собирая вместе сегменты существующих генов в процессе, называемом молекулярным клонированием, ученые разрабатывают гены с новыми свойствами. Ученые выполняют сплайсинг генов в лаборатории и вставляют ДНК в растения, животных или клеточные линии.
Зачем сращивать гены?
Хотя некоторые ночи говорят, что разумно оставить природу в покое, сращивание генов дает обществу много преимуществ. Ученые, безусловно, являются наиболее частыми пользователями, изучающими функции генов и генных продуктов. Они добавляют к организмам новые гены, чтобы сделать сельскохозяйственные растения устойчивыми к болезням или сделать их более питательными.
Генная терапия, активная тема исследований, обеспечивает новый и индивидуальный способ борьбы с генетическими заболеваниями. Этот подход особенно полезен, когда низкомолекулярных лекарств не существует. Ученые также используют сплайсинг генов для производства препаратов на основе белка, улучшающих медицинское обслуживание.
Процесс сплайсинга генов
Ген соединяется путем сборки различных генных сегментов и последовательностей ДНК в продукт, называемый химерой. Ученые объединяют эти фрагменты в кольцевой фрагмент ДНК, называемый плазмидой.
Ученые используют сложный процесс для клонирования генов из ДНК организма. Однако за десятилетия научных исследований большинство генов уже существует в плазмиде, хранящейся где-то в лаборатории. Сегменты гена вырезаются из исходной ДНК и соединяются, чтобы образовать новый ген. Затем исследователи проверяют новую последовательность, чтобы убедиться, что ее положение и ориентация в молекуле ДНК правильные.
Кодирование регионов
Кодирующая область гена определяет продукт, производимый клеткой; это почти всегда белок. Кодирующая область гена может быть изменена с помощью естественных или искусственных мутаций. Эти изменения в клеточной ДНК меняют то, как клетка функционирует. Ученые могут добавить последовательность тегов для отслеживания и изучения генных продуктов в организме. Сплайсинг генов также создает новые последовательности генов для создания белков с множеством или совершенно новыми функциями.
Некодирующие области
Не все части гена контролируют производство конечного продукта. Некодирующие области одинаково важны для определения функции гена.
Последовательности промоторов контролируют способы экспрессии генов в клетке. Эти последовательности определяют, всегда ли экспрессируется ген, обрабатывает ли клетка производство определенного питательного вещества или находится ли клетка в состоянии стресса. Промотор также контролирует, в каких клетках экспрессируется ген. Например, бактериальный промотор не сработает, если его поместить в клетку растения или животного.
Последовательности энхансеров контролируют, производит ли клетка много или только несколько единиц конечного продукта гена. Другие последовательности определяют, как долго и сколько продуктов остается в клетке и выделяет ли клетка конечные продукты.