Innehåll
- Vad är rekombinant DNA?
- Metoder för att konstruera rekombinant DNA
- Kloning och användning av rekombinanta DNA-sekvenser
Vad är rekombinant DNA?
Rekombinant DNA är en DNA-sekvens som artificiellt har skapats i labbet. DNA är den mallceller som används för att producera proteiner som utgör levande organismer, och arrangemanget av kvävebaser längs en DNA-sträng avgör vilka proteiner som bildas. Genom att isolera bitar av DNA och rekombinera dem med andra sekvenser kan forskare klona DNA i bakterier eller andra värdceller och producera användbara proteiner, såsom insulin. Kloning möjliggör mycket enklare studie av speciella DNA-sekvenser, eftersom det producerar en stor mängd DNA som sedan kan modifieras och analyseras.
Metoder för att konstruera rekombinant DNA
Transformation är en process genom vilken ett segment av DNA sätts in i en plasmid - en liten självreplikerande DNA-cirkel. DNA skärs med användning av restriktionsenzymer. Dessa enzymer produceras i bakterieceller som en defensiv mekanism, och de är inriktade på särskilda platser på en DNA-molekyl och hugger den isär. Restriktionsenzymer är särskilt användbara eftersom de skapar "klibbiga ändar" på segmenten av DNA. Liksom kardborrband tillåter dessa klibbiga ändar att DNA enkelt går ihop med komplementära segment.
Genen av intresse och plasmiderna utsätts båda för samma restriktionsenzym. Detta skapar många olika molekyler. Vissa är plasmider som innehåller genen av intresse, andra är plasmider som innehåller andra gener, andra är två plasmider tillsammans. Plasmiderna introduceras sedan igen i bakterieceller, där de replikeras, och den eftertraktade rekombinanta DNA-molekylen identifieras genom olika typer av analys. Till exempel, om plasmiden skivas isär på en viss gen, kan forskare leta efter celler som inte uttrycker den genen och därmed identifiera framgångsrik rekombination.
Icke-bakteriell transformation är i huvudsak samma process men använder icke-bakteriella celler som värdar. DNA kan injiceras direkt i kärnan i en värdcell. Forskare kan också spärra en cell med mikroskopiska metallpartiklar som har belagts med DNA.
Transfektion liknar mycket transformation, men fager används istället för plasmider. En fag är ett virus som infekterar bakterier. Både fager och plasmider är idealiska för denna process eftersom de snabbt kommer att replikeras i en bakteriecell.
Kloning och användning av rekombinanta DNA-sekvenser
När forskarna har identifierat de specifika bakteriecellerna som innehåller den rekombinanta sekvensen, kan de odla dessa celler i en kultur och generera stora mängder av genen. Det är svårt att få bakterieceller att faktiskt generera ett protein från en värdcell från människa eller djur, men det finns sätt att justera genuttryck för att underlätta en sådan produktion. Om kärnbildade celler används som värdceller (som vid icke-bakteriell transformation) kommer cellerna att ha färre problem som uttrycker den rekombinanta genen.
När gener klonats i stort antal kan de sedan lagras i DNA-bibliotek, sekvenseras och studeras. Rekombinant DNA-teknik har möjliggjort många viktiga upptäckter inom kriminalteknik, studier av genetiska sjukdomar, jordbruk och läkemedel.