Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Biologi

Hvordan opbygger forskere rekombinante DNA-molekyler?

Rekombinant DNA er en DNA-sekvens, der er kunstigt skabt i laboratoriet. DNA er skabeloncellerne, der bruger til at producere de proteiner, der udgør levende organismer, og arrangementet af nitrogenbaser langs en DNA streng bestemmer hvilke proteiner der dannes. Ved at isolere klumper af DNA og rekombinere dem med andre sekvenser, er forskere i stand til at klone DNA inden for bakterier eller andre værtsceller og fremstille nyttige proteiner, såsom insulin. Kloning giver mulighed for meget lettere undersøgelse af bestemte DNA-sekvenser, da det producerer en stor mængde DNA, som derefter kan modificeres og analyseres.

Metoder til konstruktion af rekombinant DNA

Transformation er en proces, hvormed et segment af DNA indsættes i et plasmid - en lille selvreplikerende cirkel af DNA. DNA'et skæres ved anvendelse af restriktionsenzymer. Disse enzymer produceres i bakterielle celler som en defensiv mekanisme, og de målretter bestemte steder på et DNA-molekyle og hugger det fra hinanden. Restriktionsenzymer er særligt nyttige, fordi de skaber "klæbrige ender" på segmenterne af DNA. Ligesom velcro gør disse klæbrige ender det muligt for DNA'et at slutte sig let sammen med komplementære segmenter.

Genet af interesse og plasmiderne er begge udsat for det samme restriktionsenzym. Dette skaber mange forskellige molekyler. Nogle er plasmider indeholdende genet af interesse, nogle er plasmider indeholdende andre gener, nogle er to plasmider sammen. Plasmiderne genintroduceres derefter til bakterieceller, hvor de replikerer, og det efterspurgte rekombinante DNA-molekyle identificeres gennem forskellige typer analyser. Hvis plasmidet f.eks. Er skåret adskilt fra et bestemt gen, kan forskere søge celler, der undlader at udtrykke det gen og dermed identificere vellykket rekombination.

Ikke-bakteriel transformation er i det væsentlige den samme proces, men bruger ikke-bakteriel celler som værter. DNA kan injiceres direkte i kernen i en værtscelle. Forskere kan også spærre en celle med mikroskopiske metalpartikler, der er blevet overtrukket med DNA.

Transfektion ligner meget transformation, men fager anvendes i stedet for plasmider. En fag er en virus, der inficerer bakterier. Både fager og plasmider er ideelle til denne proces, da de vil replikere hurtigt i en bakteriel celle.

Kloning og anvendelse af rekombinante DNA-sekvenser

Når først forskere har identificeret de særlige bakterieceller, der indeholder den rekombinante sekvens, de kan dyrke disse celler i en kultur og generere store mængder af genet. Det er svært at få bakterieceller til faktisk at generere et protein fra en human eller dyr værtscelle, men der er måder at tilpasse genekspression for at gøre sådan produktion nemmere. Hvis nucleede celler anvendes som værtsceller (som ved ikke-bakteriel transformation), vil cellerne have færre problemer, der udtrykker det rekombinante gen.

Når gener er klonet i store mængder, kan de derefter opbevares i DNA-biblioteker, sekventeres og studeres. Rekombinant DNA teknologi har muliggjort mange vigtige opdagelser i retsmedicin, undersøgelsen af ​​genetiske sygdomme, landbrug og lægemidler.

Klik for at udvide hele teksten