Obsah
- Čo je to Rekombinantná DNA?
- Metódy konštrukcie rekombinantnej DNA
- Klonovanie a používanie sekvencií rekombinantnej DNA
Čo je to Rekombinantná DNA?
Rekombinantná DNA je sekvencia DNA, ktorá bola umelo vytvorená v laboratóriu. DNA je templátové bunky, ktoré sa používajú na produkciu proteínov, ktoré tvoria živé organizmy, a usporiadanie dusíkatých báz pozdĺž reťazca DNA určuje, ktoré proteíny sa tvoria. Izoláciou kúskov DNA a ich rekombináciou s inými sekvenciami sú vedci schopní klonovať DNA v baktériách alebo iných hostiteľských bunkách a produkovať užitočné proteíny, ako napríklad inzulín. Klonovanie umožňuje oveľa jednoduchšie štúdium konkrétnych sekvencií DNA, pretože produkuje veľké množstvo DNA, ktoré sa môžu potom modifikovať a analyzovať.
Metódy konštrukcie rekombinantnej DNA
Transformácia je proces, ktorým sa segment DNA vkladá do plazmidu - malého samoreplikujúceho sa kruhu DNA. DNA sa štiepi reštrikčnými enzýmami. Tieto enzýmy sa produkujú v bakteriálnych bunkách ako obranný mechanizmus a zameriavajú sa na konkrétne miesta na molekule DNA a rozsekávajú ich. Reštrikčné enzýmy sú obzvlášť užitočné, pretože vytvárajú "lepkavé konce" na segmentoch DNA. Rovnako ako suchý zips, tieto lepkavé konce umožňujú, aby sa DNA ľahko spojila s komplementárnymi segmentmi.
Požadovaný gén a plazmidy sú vystavené rovnakému reštrikčnému enzýmu. To vytvára veľa rôznych molekúl. Niektoré sú plazmidy obsahujúce požadovaný gén, iné sú plazmidy obsahujúce iné gény, iné sú dva plazmidy dohromady. Plazmidy sa potom znova zavedú do bakteriálnych buniek, kde sa replikujú a vyhľadávaná rekombinantná molekula DNA sa identifikuje pomocou rôznych typov analýz. Napríklad, ak je plazmid rozrezaný na konkrétny gén, vedci môžu hľadať bunky, ktoré nedokážu tento gén exprimovať, a tak identifikovať úspešnú rekombináciu.
Nebakteriálna transformácia je v podstate rovnaký proces, ale ako hostitelia používa nebakteriálne bunky. DNA môže byť injikovaná priamo do jadra hostiteľskej bunky. Vedci môžu tiež ohraničiť bunku mikroskopickými kovovými časticami, ktoré boli potiahnuté DNA.
Transfekcia je veľmi podobná transformácii, ale namiesto plazmidov sa používajú fágy. Fág je vírus, ktorý infikuje baktérie. Fágy aj plazmidy sú pre tento proces ideálne, pretože sa rýchlo replikujú v bakteriálnej bunke.
Klonovanie a používanie sekvencií rekombinantnej DNA
Keď vedci identifikujú konkrétne bakteriálne bunky obsahujúce rekombinantnú sekvenciu, môžu pestovať tieto bunky v kultúre a generovať veľké množstvá génu. Je ťažké získať bakteriálne bunky, aby skutočne tvorili proteín z ľudskej alebo živočíšnej hostiteľskej bunky, ale existujú spôsoby, ako vylepšiť génovú expresiu, aby sa takáto produkcia uľahčila. Pokiaľ sa ako hostiteľské bunky použijú nukleované bunky (ako pri nebakteriálnej transformácii), budú mať bunky menšie problémy s expresiou rekombinantného génu.
Akonáhle sú gény klonované vo veľkom počte, môžu byť potom uložené v DNA knižniciach, sekvenované a študované. Technológia rekombinantnej DNA umožnila mnoho dôležitých objavov vo forenznom výskume, štúdiu genetických chorôb, poľnohospodárstve a farmaceutických výrobkoch.