Шта је рекомбинантна ДНК?
Рекомбинантна ДНК је секвенца ДНК која је вештачки створена у лабораторији. ДНК је предложак ћелија који се користе за производњу протеина који чине живе организме, а распоред азотних база дуж ланца ДНК одређује који се протеини формирају. Изоловањем делова ДНК и њиховим поновним комбиновањем са другим секвенцама, истраживачи су у стању да клонирају ДНК унутар бактерија или других ћелија домаћина и производе корисне протеине, попут инсулина. Клонирање омогућава много лакше проучавање одређених секвенци ДНК, јер производи велику количину ДНК која се затим може модификовати и анализирати.
Методе конструкције рекомбинантне ДНК
Трансформација је процес којим се сегмент ДНК убацује у плазмид - мали самореплицирајући круг ДНК. ДНК се пресеца рестрикционим ензимима. Ови ензими се производе у бактеријским ћелијама као одбрамбени механизам и циљају одређена места на молекулу ДНК и уситњавају га. Рестриктивни ензими су посебно корисни јер стварају „лепљиве крајеве“ на сегментима ДНК. Попут чичака, ови лепљиви крајеви омогућавају ДНК да се лако спаја са комплементарним сегментима.
Ген који нас занима и плазмиди су изложени истом рестрикционом ензиму. Ово ствара много различитих молекула. Неки су плазмиди који садрже ген од интереса, неки плазмиди који садрже друге гене, неки су два плазмида заједно. Затим се плазмиди поново уводе у бактеријске ћелије, где се реплицирају, а тражени рекомбинантни молекул ДНК идентификује се различитим типовима анализа. На пример, ако се плазмид одсече на одређени ген, научници могу тражити ћелије које не успевају да експресују тај ген и на тај начин идентификовати успешну рекомбинацију.
Небактеријска трансформација је у основи исти процес, али као бактерија користи небактеријске ћелије. ДНК се може убризгати директно у језгро ћелије домаћина. Истраживачи такође могу баражирати ћелију микроскопским металним честицама које су обложене ДНК.
Трансфекција је врло слична трансформацији, али се уместо плазмида користе фаги. Фаг је вирус који инфицира бактерије. И фаги и плазмиди су идеални за овај процес, јер ће се брзо реплицирати унутар бактеријске ћелије.
Клонирање и употреба рекомбинантних секвенци ДНК
Једном када истраживачи идентификују одређене бактеријске ћелије које садрже рекомбинантну секвенцу, могу да узгајају те ћелије у култури и генеришу велике количине гена. Тешко је постићи да бактеријске ћелије уствари генеришу протеин из ћелије домаћина човека или животиње, али постоје начини прилагођавања експресије гена да би се олакшала таква производња. Ако се нуклеарне ћелије користе као ћелије домаћини (као у небактеријској трансформацији), ћелије ће имати мање проблема са изражавањем рекомбинантног гена.
Једном када се гени клонирају у великом броју, они се тада могу чувати у ДНК библиотекама, секвенцирати и проучавати. Технологија рекомбинантне ДНК омогућила је многа важна открића у форензици, проучавању генетских болести, пољопривреди и фармацији.