Rekombinant DNA är molekyler som bildas genom genetiska laboratorietekniker för att kombinera genetiskt material från flera källor. Det är möjligt eftersom alla organismers DNA-molekyler har samma kemiska struktur och endast skiljer sig åt i nukleotidsekvensen inom den.
Creation
Molekylär kloning är en laboratorieprocess som används för att skapa rekombinant DNA. Det är en av de två mest använda metoderna, tillsammans med polymeraskedjereaktionen (PCR). Det låter dig kontrollera replikeringen av vilken DNA-sekvens som helst som v alts av försöksledaren.
Det finns två grundläggande skillnader mellan rekombinanta DNA-metoder. En är att molekylär kloning involverar replikering i en levande cell, medan PCR involverar in vitro. En annan skillnad är att den första metoden tillåter klippning och inklistring av DNA-sekvenser, medan den andra förbättras genom att kopiera den befintliga ordningen.
Vektor-DNA
För att få rekombinant DNA krävs en kloningsvektor. Det härrör från plasmider eller virus och är ett relativt litet segment. Valet av vektor för molekylär kloning beror på valet av värdorganism, storleken på det DNA som ska klonas och om främmande molekyler ska uttryckas. Segment kan kombineras med olika metoder som restriktionsenzym/ligaskloning eller Gibson-sammansättning.
Klonning
I standardprotokoll innefattar kloning sju steg.
- Välj värdorganism och kloningsvektor.
- Få en DNA-vektor.
- Bildning av klonat DNA.
- Skapande av rekombinant DNA.
- Introducerar den i värdorganismen.
- Urval av organismer som innehåller det.
- Urval av kloner med önskade DNA-insättningar och biologiska egenskaper.
Efter transplantation till värdorganismen kan de främmande molekylerna som finns i den rekombinanta konstruktionen uttryckas eller inte. Expression kräver omstrukturering av genen för att inkludera sekvenser som är nödvändiga för DNA-produktion. Den används av värdens översättningsmaskin.
Så fungerar det
Rekombinant DNA fungerar när värdcellen uttrycker ett protein från rekombinanta gener. Uttrycket beror på att omge genen med en uppsättning signaler som ger instruktioner för dess transkription. De inkluderar promotor, ribosombindning och terminator.
Problem uppstår om geneninnehåller introner eller signaler som fungerar som terminatorer för den bakteriella värden. Detta leder till förtida uppsägning. Det rekombinanta proteinet kan vara felaktigt bearbetat, veckat eller nedbrutet. Dess produktion i eukaryota system sker vanligtvis i jästsvampar och filamentösa svampar. Användningen av djurburar är svår på grund av behovet av en stark stödyta för många.
organismernas egenskaper
Organismer som innehåller rekombinanta DNA-molekyler har tydligen normala fenotyper. Deras utseende, beteende och ämnesomsättning förändras vanligtvis inte. Det enda sättet att visa närvaron av rekombinanta sekvenser är att undersöka själva DNA:t med polymeraskedjereaktionstestet.
I vissa fall kan rekombinant DNA ha skadliga effekter. Detta kan hända när dess fragment som innehåller en aktiv promotor ligger bredvid en tidigare tyst värdcellsgen.
Använd
Rekombinant DNA-teknik används i stor utsträckning inom bioteknik, medicin och forskning. Dess proteiner och andra produkter finns på nästan alla västerländska apotek, veterinärkliniker, läkarmottagningar, medicinska eller biologiska laboratorium.
Den vanligaste tillämpningen är inom grundforskning, där teknologi är väsentlig för mycket av dagens arbete inom biologiska och biomedicinska vetenskaper. Rekombinant DNA används för att identifiera, kartlägga och sekvensera gener och för att bestämma demfunktioner. rDNA-sonder används för att analysera genuttryck i enstaka celler och i vävnader hos hela organismer. Rekombinanta proteiner används som reagens i laboratorieexperiment. Några specifika exempel ges nedan.
Rekombinant chymosin
Kymosin, som finns i abomasum, är ett enzym som behövs för att göra ost. Det var den första genetiskt modifierade livsmedelstillsatsen som användes i branschen. Ett mikrobiologiskt framställt rekombinant enzym strukturellt identiskt med ett kalvhärlett enzym är billigare och produceras i större mängder.
Rekombinant humaninsulin
Ersatte praktiskt taget insulin som kommer från animaliska källor (t.ex. grisar och nötkreatur) för behandling av insulinberoende diabetes. Rekombinant insulin syntetiseras genom att den humana insulingenen introduceras i bakterier av släktet Eterichia eller jäst.
tillväxthormon
Förskrivet för patienter vars hypofys inte producerar tillräckligt med tillväxthormon för att stödja normal utveckling. Innan rekombinant tillväxthormon blev tillgängligt erhölls det från hypofysen hos kadaver. Denna osäkra praxis har fått vissa patienter att utveckla Creutzfeldt-Jakobs sjukdom.
Rekombinant koagulationsfaktor
Detta är ett blodkoagulerande protein som administreras till patienter med former av hemofili med blödningsrubbningar. De kan inte producerafaktor VIII i tillräckliga mängder. Innan utvecklingen av rekombinant faktor VIII framställdes proteinet genom att bearbeta stora mängder humant blod från flera donatorer. Detta innebar en mycket hög risk att överföra infektionssjukdomar.
Diagnos av HIV-infektion
Var och en av de tre allmänt använda metoderna för att diagnostisera HIV-infektion utvecklades med hjälp av rekombinant DNA. Ett antikroppstest använder hennes protein. Den upptäcker närvaron av HIV genetiskt material med omvänd transkriptionspolymeraskedjereaktion. Utvecklingen av testet möjliggjordes genom molekylär kloning och sekvensering av HIV-genomerna.
