Съдържание
- Какво е рекомбинантна ДНК?
- Методи за конструиране на рекомбинантна ДНК
- Клониране и използване на рекомбинантни ДНК последователности
Какво е рекомбинантна ДНК?
Рекомбинантната ДНК е ДНК последователност, която е създадена изкуствено в лабораторията. ДНК е шаблонните клетки, които се използват за производството на протеини, съставляващи живи организми, и разположението на азотните основи по веригата от ДНК определя кои протеини се образуват. Чрез изолиране на части от ДНК и рекомбинирането им с други последователности, изследователите успяват да клонират ДНК в бактерии или други клетки гостоприемници и да произвеждат полезни протеини, като инсулин. Клонирането позволява много по-лесно проучване на определени ДНК последователности, тъй като произвежда голямо количество ДНК, което след това може да бъде модифицирано и анализирано.
Методи за конструиране на рекомбинантна ДНК
Трансформацията е процес, чрез който сегмент от ДНК се вкарва в плазмид - малък самовъзпроизвеждащ се кръг от ДНК. ДНК се разрязва с помощта на рестрикционни ензими. Тези ензими се произвеждат в бактериални клетки като защитен механизъм и те се насочват към определени места върху молекулата на ДНК и я раздробяват. Рестрикционните ензими са особено полезни, защото създават "лепкави краища" върху сегментите на ДНК. Подобно на велкро, тези лепкави краища позволяват на ДНК лесно да се съедини с допълващи се сегменти.
Интересът на гена и плазмидите са изложени на един и същ рестрикционен ензим. Това създава много различни молекули. Някои са плазмиди, съдържащи интересуващия ги ген, някои са плазмиди, съдържащи други гени, други са два плазмиди заедно. След това плазмидите се въвеждат отново в бактериални клетки, където се реплицират и търсената рекомбинантна ДНК молекула се идентифицира чрез различни видове анализ. Например, ако плазмидът се раздели на определен ген, учените могат да търсят клетки, които не успяват да експресират този ген и по този начин да идентифицират успешна рекомбинация.
Небактериалната трансформация е по същество същия процес, но използва небактериални клетки като гостоприемници. ДНК може да се инжектира директно в ядрото на клетката гостоприемник. Изследователите също могат да преграждат клетка с микроскопични метални частици, които са покрити с ДНК.
Трансфекцията е много подобна на трансформацията, но вместо фазми се използват фаги. Фагът е вирус, който заразява бактериите. И фагите, и плазмидите са идеални за този процес, тъй като те ще се размножават бързо в бактериална клетка.
Клониране и използване на рекомбинантни ДНК последователности
След като изследователите идентифицират конкретните бактериални клетки, съдържащи рекомбинантната последователност, те могат да отглеждат тези клетки в култура и да генерират големи количества от гена. Трудно е да се получат бактериални клетки, които действително да генерират протеин от човешка или животинска гостоприемна клетка, но има начини за настройване на генната експресия, за да се улесни подобно производство. Ако нуклеирани клетки се използват като клетки-гостоприемници (както при небактериална трансформация), клетките ще имат по-малко проблеми с експресирането на рекомбинантния ген.
След като гените са клонирани в голям брой, те могат да се съхраняват в ДНК библиотеки, да се секвентират и изучават. Рекомбинантната ДНК технология даде възможност за много важни открития в криминалистиката, изследването на генетичните заболявания, селското стопанство и фармацевтиката.