Vad är rekombinant DNA?
Rekombinant DNA är en DNA-sekvens som har skapats artificiellt i laboratoriet. DNA är mallcellerna som används för att producera proteiner som utgör levande organismer, och arrangemanget av kvävebaser längs en sträng av DNA avgör vilka proteiner som bildas. Genom att isolera bitar av DNA och kombinera dem med andra sekvenser kan forskare klona DNA i bakterier eller andra värdceller och producera användbara proteiner, såsom insulin. Kloning möjliggör mycket enklare studier av specifika DNA-sekvenser, eftersom det producerar en stor mängd DNA som sedan kan modifieras och analyseras.
Metoder för konstruktion av rekombinant DNA
Transformation är en process genom vilken ett DNA-segment sätts in i en plasmid - en liten självreplikerande cirkel av DNA. DNA skärs med restriktionsenzymer. Dessa enzymer produceras i bakterieceller som en defensiv mekanism, och de riktar sig mot specifika platser på en DNA-molekyl och hugger den isär. Restriktionsenzymer är särskilt användbara eftersom de skapar "klibbiga ändar" på DNA-segmenten. Precis som kardborreband, tillåter dessa klibbiga ändar DNA att enkelt gå med komplementära segment.
Genen av intresse och plasmiderna exponeras båda för samma restriktionsenzym. Detta skapar många olika molekyler. Vissa är plasmider som innehåller genen av intresse, andra är plasmider som innehåller andra gener, andra är två plasmider tillsammans. Plasmiderna införs sedan igen i bakterieceller, där de replikeras, och den eftertraktade rekombinanta DNA-molekylen identifieras genom olika typer av analyser. Till exempel, om plasmiden skivas isär på en viss gen, kan forskare leta efter celler som inte uttrycker den genen och därmed identifiera framgångsrik rekombination.
Icke-bakteriell transformation är i princip samma process men använder icke-bakteriella celler som värdar. DNA kan injiceras direkt i kärnan i en värdcell. Forskare kan också spärra en cell med mikroskopiska metallpartiklar som har belagts med DNA.
Transfektion liknar mycket transformation, men fager används istället för plasmider. En fag är ett virus som infekterar bakterier. Både fager och plasmider är idealiska för denna process eftersom de kommer att replikera snabbt i en bakteriecell.
Kloning och användning av rekombinanta DNA-sekvenser
När forskare har identifierat de specifika bakterieceller som innehåller den rekombinanta sekvensen kan de odla cellerna i en kultur och generera stora mängder av genen. Det är svårt att få bakterieceller att faktiskt generera ett protein från en mänsklig eller djurvärdcell, men det finns sätt att justera genuttryck för att göra sådan produktion enklare. Om kärnformade celler används som värdceller (som vid icke-bakteriell transformation) kommer cellerna att ha färre problem som uttrycker den rekombinanta genen.
När gener väl har klonats i stort antal kan de lagras i DNA-bibliotek, sekvenseras och studeras. Rekombinant DNA-teknik har möjliggjort många viktiga upptäckter inom rättsmedicin, studier av genetiska sjukdomar, jordbruk och läkemedel.