Vsebina
- Kaj je rekombinantna DNK?
- Metode konstruiranja rekombinantne DNA
- Kloniranje in uporaba sekvenc rekombinantne DNA
Kaj je rekombinantna DNK?
Rekombinantna DNK je zaporedje DNK, ki je bilo umetno ustvarjeno v laboratoriju. DNK celice v šabloni uporabljajo za proizvodnjo beljakovin, ki sestavljajo žive organizme, in razporeditev dušikovih baz vzdolž niti DNK določa, kateri proteini se tvorijo. Z izolacijo koščkov DNK in njihovo kombinacijo z drugimi zaporedji lahko raziskovalci klonirajo DNK znotraj bakterij ali drugih gostiteljskih celic in proizvedejo koristne beljakovine, kot je insulin. Kloniranje omogoča veliko lažje proučevanje določenih sekvenc DNK, saj nastane velika količina DNK, ki jo je mogoče nato spremeniti in analizirati.
Metode konstruiranja rekombinantne DNA
Transformacija je postopek, s katerim se del DNK vstavi v plazmid - majhen samoponovljivi krog DNK. DNK se razreže z restrikcijskimi encimi. Ti encimi nastajajo v bakterijskih celicah kot obrambni mehanizem in ciljajo na določena mesta na molekuli DNK in jo razsekajo. Restriktivni encimi so še posebej koristni, ker ustvarjajo "lepljive konce" na segmentih DNK. Tako kot Velcro tudi ti lepljivi konci omogočajo, da se DNA zlahka združi z komplementarnimi segmenti.
Zanimivi gen in plazmidi sta izpostavljeni istemu restrikcijskemu encimu. Tako nastane veliko različnih molekul. Nekateri so plazmidi, ki vsebujejo zanimiv gen, nekateri so plazmidi, ki vsebujejo druge gene, nekateri so dva plazmida skupaj. Nato se plazmidi ponovno vnesejo v bakterijske celice, kjer se razmnožujejo, in iskana rekombinantna molekula DNK prepoznamo z različnimi vrstami analiz. Na primer, če se plazmid razcepi na določenem genu, lahko znanstveniki iščejo celice, ki tega gena ne izrazijo, in tako ugotovijo uspešno rekombinacijo.
Nebakterijska transformacija je v bistvu enak postopek, vendar uporabljajo nebakterijske celice kot gostitelji. DNA se lahko vbrizga neposredno v jedro gostiteljske celice. Raziskovalci lahko zavirajo tudi celico z mikroskopskimi kovinskimi delci, ki so bili prevlečeni z DNK.
Transfekcija je zelo podobna transformaciji, vendar se namesto plazmidov uporabljajo fagi. Fag je virus, ki okuži bakterije. Tako fagi kot plazmidi so idealni za ta postopek, saj se bodo hitro razmnožili v bakterijski celici.
Kloniranje in uporaba sekvenc rekombinantne DNA
Ko raziskovalci ugotovijo posamezne bakterijske celice, ki vsebujejo rekombinantno zaporedje, lahko te celice gojijo v kulturi in ustvarijo velike količine gena. Težko je pridobiti bakterijske celice, da dejansko ustvarijo beljakovine iz človeške ali živalske celice gostiteljice, vendar obstajajo načini za prilagoditev izražanja genov, da bi takšno proizvodnjo olajšali. Če se nukleirane celice uporabljajo kot gostiteljske celice (kot pri nebakterijski transformaciji), bodo imele celice manj težav z izražanjem rekombinantnega gena.
Ko se geni klonirajo v velikem številu, jih je mogoče hraniti v knjižnicah DNK, jih zaporediti in preučiti. Rekombinantna tehnologija DNA je omogočila številna pomembna odkritja v forenziki, preučevanje genetskih bolezni, kmetijstva in farmacije.