Geni so zaporedja DNA, ki jih je mogoče razbiti na funkcionalne segmente. Proizvajajo tudi biološko aktiven produkt, kot so strukturni proteini, encimi ali nukleinska kislina. Z združevanjem segmentov obstoječih genov v procesu, imenovanem molekularno kloniranje, znanstveniki razvijejo gene z novimi lastnostmi. Znanstveniki izvajajo spajanje genov v laboratoriju in DNK vstavljajo v rastline, živali ali celične linije.
Zakaj spojiti gene?
Čeprav nekatere noči pravijo, da je preudarno pustiti naravo pri miru, spajanje genov ponuja številne prednosti za družbo. Znanstveniki so daleč najpogostejši uporabniki, ki preučujejo delovanje genov in genskih izdelkov. Organizmom dodajo nove gene, da bodo rastline rastlin odporne ali bolj hranljive.
Genska terapija, ki je aktivna tema raziskav, ponuja nov in prilagojen način boja proti genskim boleznim. Ta pristop je še posebej koristen, kadar drog z majhnimi molekulami ne obstajajo. Znanstveniki uporabljajo tudi gensko spajanje za izdelavo zdravil na osnovi beljakovin, ki izboljšujejo zdravstveno oskrbo.
Proces spajanja genov
Gen se spaja z združevanjem različnih genskih segmentov in zaporedij DNA v izdelek, imenovan himera. Znanstveniki se tem delčkom pridružijo v krožnem kosu DNA, imenovanem plazmid.
Znanstveniki uporabljajo zapleten postopek za kloniranje genov iz DNK organizma. Vendar v desetletjih znanstvenih raziskav večina genov že obstaja v plazmidu, nekje shranjenem v laboratoriju. Genski segmenti so izrezani iz prvotne DNA in združeni, da nastane nov gen. Nato raziskovalci preverijo novo zaporedje, da se prepričajo, da sta njegov položaj in usmeritev v molekuli DNA pravilna.
Kodiranje regij
Kodirajoča regija gena definira produkt, ki ga proizvede celica; to je skoraj vedno beljakovina. Kodirajoče območje gena je mogoče spremeniti z naravnimi ali umetnimi mutacijami. Te spremembe DNK celice spremenijo delovanje celice. Znanstveniki lahko dodajo zaporedje oznak za sledenje in preučevanje genskih produktov v organizmu. Spajanje genov ustvarja tudi nova genska zaporedja za ustvarjanje proteinov z več ali povsem novimi funkcijami.
Nekodirane regije
Vsi deli gena ne nadzirajo proizvodnje končnega izdelka. Nekodirajoče regije so enako pomembne pri določanju genske funkcije.
Promotorska zaporedja nadzorujejo načine izražanja genov v celici. Ta zaporedja določajo, ali se gen vedno izrazi, predela celica, ki proizvaja določeno hranilo, ali je celica pod stresom. Promotor tudi nadzoruje, v katerih celicah je gen izražen. Na primer, bakterijski promotor ne bo deloval, če ga premaknemo v rastlinsko ali živalsko celico.
Enhancer sekvence nadzorujejo, ali celica proizvaja veliko ali le nekaj enot končnega produkta gena. Druga zaporedja določajo, kako dolgo in koliko izdelkov se zadržuje v celici in ali celica izloča končne produkte.