Čo je to rekombinantná DNA?
Rekombinantná DNA je sekvencia DNA, ktorá bola umelo vytvorená v laboratóriu. DNA je templátové bunky, ktoré sa používajú na produkciu proteínov, ktoré tvoria živé organizmy, a usporiadanie dusíkatých báz pozdĺž reťazca DNA určuje, ktoré proteíny sa tvoria. Izoláciou kúskov DNA a ich rekombináciou s inými sekvenciami sú vedci schopní klonovať DNA v baktériách alebo iných hostiteľských bunkách a produkovať užitočné proteíny, ako je napríklad inzulín. Klonovanie umožňuje oveľa jednoduchšie štúdium konkrétnych sekvencií DNA, pretože produkuje veľké množstvo DNA, ktorú je potom možné modifikovať a analyzovať.
Metódy konštrukcie rekombinantnej DNA
Transformácia je proces, pomocou ktorého sa segment DNA vloží do plazmidu - malého samoreplikujúceho sa kruhu DNA. DNA sa štiepi pomocou reštrikčných enzýmov. Tieto enzýmy sa produkujú v bakteriálnych bunkách ako obranný mechanizmus a zameriavajú sa na konkrétne miesta na molekule DNA a sekajú ju. Reštrikčné enzýmy sú obzvlášť užitočné, pretože vytvárajú „lepivé konce“ na segmentoch DNA. Rovnako ako suchý zips, aj tieto lepivé konce umožňujú DNA ľahko sa spojiť s komplementárnymi segmentmi.
Gén záujmu a plazmidy sú vystavené rovnakému reštrikčnému enzýmu. Tak vznikne veľa rôznych molekúl. Niektoré sú plazmidy obsahujúce požadovaný gén, niektoré sú plazmidy obsahujúce ďalšie gény, niektoré sú dva plazmidy dohromady. Plazmidy sa potom znovu zavedú do bakteriálnych buniek, kde sa replikujú, a hľadaná molekula rekombinantnej DNA sa identifikuje pomocou rôznych typov analýz. Napríklad, ak je plazmid rozrezaný na určitý gén, môžu vedci hľadať bunky, ktoré tento gén neexprimujú, a tak identifikovať úspešnú rekombináciu.
Nebakteriálna transformácia je v podstate rovnaký proces, ale ako hostiteľa sa používajú nebakteriálne bunky. DNA sa môže injikovať priamo do jadra hostiteľskej bunky. Vedci tiež môžu prepašovať bunku mikroskopickými kovovými časticami potiahnutými DNA.
Transfekcia je veľmi podobná transformácii, ale namiesto plazmidov sa používajú fágy. Fág je vírus, ktorý infikuje baktérie. Fágy aj plazmidy sú pre tento proces ideálne, pretože sa rýchlo replikujú v bakteriálnej bunke.
Klonovanie a použitie sekvencií rekombinantnej DNA
Len čo vedci identifikujú konkrétne bakteriálne bunky obsahujúce rekombinantnú sekvenciu, môžu tieto bunky pestovať v kultúre a generovať veľké množstvo génu. Je ťažké dosiahnuť, aby bakteriálne bunky skutočne vytvorili proteín z ľudskej alebo zvieracej hostiteľskej bunky, ale existujú spôsoby, ako vylepšiť génovú expresiu, aby sa uľahčila takáto produkcia. Ak sa ako hostiteľské bunky použijú jadrové bunky (ako pri nebakteriálnej transformácii), budú mať bunky menšie problémy s expresiou rekombinantného génu.
Akonáhle sú gény klonované vo veľkom počte, môžu byť potom uložené v knižniciach DNA, sekvenované a študované. Technológia rekombinantnej DNA umožnila mnoho dôležitých objavov vo forenznej oblasti, štúdiu genetických chorôb, poľnohospodárstve a farmácii.
