Περιεχόμενο
- Τι είναι το ανασυνδυασμένο DNA;
- Μέθοδοι κατασκευής ανασυνδυασμένου DNA
- Κλωνοποίηση και χρήση αλληλουχιών ανασυνδυασμένου DNA
Τι είναι το ανασυνδυασμένο DNA;
Το ανασυνδυασμένο DNA είναι μια αλληλουχία DNA που δημιουργήθηκε τεχνητά στο εργαστήριο. Το DNA είναι τα κύτταρα που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των πρωτεϊνών που συνθέτουν ζωντανούς οργανισμούς και η διάταξη βάσεων αζώτου κατά μήκος ενός κλώνου DNA προσδιορίζει ποιες πρωτεΐνες σχηματίζονται. Με την απομόνωση κομματιών DNA και την ανασύνδεσή τους με άλλες αλληλουχίες, οι ερευνητές είναι σε θέση να κλωνοποιήσουν DNA εντός βακτηρίων ή άλλων κυττάρων ξενιστών και να παράγουν χρήσιμες πρωτεΐνες, όπως η ινσουλίνη. Η κλωνοποίηση επιτρέπει πολύ ευκολότερη μελέτη συγκεκριμένων αλληλουχιών ϋΝΑ, δεδομένου ότι παράγει μια μεγάλη ποσότητα DNA που μπορεί στη συνέχεια να τροποποιηθεί και να αναλυθεί.
Μέθοδοι κατασκευής ανασυνδυασμένου DNA
Ο μετασχηματισμός είναι μια διαδικασία με την οποία ένα τμήμα του DNA εισάγεται σε ένα πλασμίδιο - ένας μικρός αυτοαναπαραγόμενος κύκλος DNA. Το ϋΝΑ κόβεται με χρήση περιοριστικών ενζύμων. Αυτά τα ένζυμα παράγονται σε βακτηριακά κύτταρα ως αμυντικός μηχανισμός και στοχεύουν συγκεκριμένες θέσεις σε ένα μόριο DNA και το κόβουν. Τα περιοριστικά ένζυμα είναι ιδιαίτερα χρήσιμα επειδή δημιουργούν "κολλώδη άκρα" στα τμήματα του DNA. Όπως και το Velcro, αυτά τα κολλώδη άκρα επιτρέπουν στο DNA να ενώνεται εύκολα με συμπληρωματικά τμήματα.
Το γονίδιο ενδιαφέροντος και τα πλασμίδια εκτίθενται ταυτόχρονα στο ίδιο περιοριστικό ένζυμο. Αυτό δημιουργεί πολλά διαφορετικά μόρια. Μερικά είναι πλασμίδια που περιέχουν το γονίδιο ενδιαφέροντος, μερικά είναι πλασμίδια που περιέχουν άλλα γονίδια, μερικά είναι δύο πλασμίδια μαζί. Τα πλασμίδια στη συνέχεια επανεισάγονται σε βακτηριακά κύτταρα, όπου αντιγράφονται, και το επιθυμητό ανασυνδυασμένο μόριο ϋΝΑ αναγνωρίζεται μέσω διαφορετικών τύπων ανάλυσης. Για παράδειγμα, εάν το πλασμίδιο τεμαχιστεί σε ένα κομμάτι σε ένα συγκεκριμένο γονίδιο, οι επιστήμονες μπορούν να αναζητήσουν κύτταρα που δεν εκφράζουν αυτό το γονίδιο και έτσι αναγνωρίζουν τον επιτυχή ανασυνδυασμό.
Ο μη βακτηριακός μετασχηματισμός είναι ουσιαστικά η ίδια διαδικασία αλλά χρησιμοποιεί μη βακτηριακά κύτταρα ως ξενιστές. Το DNA μπορεί να εγχυθεί απευθείας στον πυρήνα ενός κυττάρου ξενιστή. Οι ερευνητές μπορούν επίσης να φράξουν ένα κύτταρο με μικροσκοπικά σωματίδια μετάλλων που έχουν επικαλυφθεί με DNA.
Η διαμόλυνση είναι πολύ παρόμοια με τον μετασχηματισμό, αλλά χρησιμοποιούνται φάγοι αντί των πλασμιδίων. Ένας φάγος είναι ένας ιός που μολύνει βακτήρια. Και οι φάγοι και τα πλασμίδια είναι ιδανικά για αυτή τη διαδικασία αφού θα αντιγραφούν γρήγορα μέσα σε ένα βακτηριακό κύτταρο.
Κλωνοποίηση και χρήση αλληλουχιών ανασυνδυασμένου DNA
Μόλις οι ερευνητές εντοπίσουν τα συγκεκριμένα βακτηριακά κύτταρα που περιέχουν την ανασυνδυασμένη αλληλουχία, μπορούν να αναπτύξουν αυτά τα κύτταρα σε μια καλλιέργεια και να δημιουργήσουν μεγάλες ποσότητες του γονιδίου. Είναι δύσκολο να πάρουμε βακτηριακά κύτταρα για να παράγουμε στην πραγματικότητα μια πρωτεΐνη από ένα ανθρώπινο ή ζωικό κύτταρο ξενιστή, αλλά υπάρχουν τρόποι για να τρομάξουμε την έκφραση γονιδίων για να διευκολύνουμε αυτή την παραγωγή. Εάν τα πυρηνικά κύτταρα χρησιμοποιούνται ως κύτταρα ξενιστές (όπως στον μη βακτηριακό μετασχηματισμό), τα κύτταρα θα έχουν λιγότερα προβλήματα που εκφράζουν το ανασυνδυασμένο γονίδιο.
Μόλις τα γονίδια κλωνοποιηθούν σε μεγάλους αριθμούς, μπορούν στη συνέχεια να αποθηκευτούν σε βιβλιοθήκες DNA, να αναλυθούν και να μελετηθούν. Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA επέτρεψε πολλές σημαντικές ανακαλύψεις στην ιατροδικαστική, τη μελέτη των γενετικών ασθενειών, τη γεωργία και τα φαρμακευτικά προϊόντα.