Genetické inžinierstvo je oblasť molekulárnej biológie, ktorá spočíva v manipulácii so štruktúrou genetického materiálu, ktorá je tiež známa ako deoxsyribonukleová kyselina alebo DNA. Rekombinantná DNA, tiež nazývaná rDNA, je vlákno DNA, s ktorou vedci manipulovali. Genetické inžinierstvo a rDNA idú ruka v ruke; genetické inžinierstvo by bolo nemožné bez použitia rDNA.
DNA v genetickom inžinierstve
DNA je dvojvláknová molekula, ktorá obsahuje gény, nekódujúce oblasti a regulačné oblasti génov. Gény sú dedičné jednotky, ktoré kódujú proteíny a definujú vlastnosti organizmov. Inými slovami, gény vás odlišujú od iných živých organizmov a iných ľudí; gény a DNA vás robia jedinečnými. Vedci používajú DNA na výrobu rDNA v laboratóriu. Vedci nemôžu generovať DNA, takže na výrobu rDNA musia použiť prírodnú DNA z rôznych organizmov. Technológia rekombinantnej DNA umožňuje vedcom spojiť DNA z dvoch zdrojov: ľudskej DNA s bakteriálnou DNA, aby sa vytvorili výsledné proteíny v bunkových kultúrach.
Tvorba rekombinantnej DNA
„Molecular Cell Biology“, autor H. Lodish a kol. Definuje rDNA ako molekulu DNA, ktorá sa vytvára spojením fragmentov DNA z rôznych zdrojov. rDNA sa produkuje štiepením DNA pomocou enzýmov, ktoré sa nazývajú reštrikčné enzýmy a ktoré dokážu štiepiť DNA v špecifickej sekvencii. Naštiepená DNA môže byť spojená s inou DNA rozštiepenou rovnakým enzýmom pomocou iného enzýmu nazývaného DNA ligáza. Najčastejšie je rDNA klonovaná do plazmidu a transformovaná do E. bunka coli. E. coli rozmnožuje plazmid a rDNA v ňom alebo produkuje proteín kódovaný rDNA.
rDNA a genetické inžinierstvo
Prvé molekuly rDNA vytvorili v roku 1973 Paul Berg, Herbert Boyer, Annie Chang a Stanley Cohen zo Stanfordovej univerzity a Kalifornskej univerzity v San Franciscu. Toto sa považuje za zrod genetického inžinierstva podľa knihy „Bunková a molekulárna biológia“, ktorú napísal Gerald Karp. rDNA je najdôležitejší nástroj používaný genetickými inžiniermi. Bez rDNA by neexistovalo genetické inžinierstvo.
Dôvody na manipuláciu s DNA
Manipulácia s DNA a generovanie rDNA má niekoľko aplikácií. Gény v DNA kódujú bielkoviny, ktoré majú v našom tele niekoľko funkcií. S využitím rDNA môžu vedci vyrábať bielkoviny v laboratóriu. Napríklad veľa vakcín, ľudský inzulín a ľudské rastové hormóny sa vyrábajú pomocou technológie rDNA v laboratóriu. Pred „narodením“ genetického inžinierstva bol inzulín používaný na liečbu cukrovky izolovaný z ošípaných a kráv.