Teknisk rekombinant DNA, applikasjoner og grunnleggende

Han Rekombinant DNA (DNA eller rDNA) er et kunstig nukleinsyremolekyl opprettet i laboratoriet, ved å integrere to organismesegmenter av interesse. Det er også kjent som kimær DNA, takket være hybridegenskapen. Vi finner ikke denne typen DNA i naturen.

Den grunnleggende metodikken for å generere den inkluderer: (a) valg av et hvitt DNA, og dets innsetting i et annet DNA -fragment (generelt et bakterielt plasmid); (b) Innføring av dette plasmidet i en bakterie, (c) valg av bakterier gjennom antibiotika og til slutt (d) uttrykket av genet.

Kilde: Pixabay.com

Teknikken drar nytte av et enzymspill som lar deg kopiere og lime inn spesifikke DNA -fragmenter til forskerens prøveversjon.

Målet med rekombinant teknologi er i de fleste tilfeller uttrykket av et protein (kjent som rekombinant protein) ønsket av molekylærbiologen for fremtidige undersøkelser eller for å lage et protein av kommersiell og terapeutisk verdi - for eksempel humant insulin, for eksempel.

[TOC]

Grunnleggende om den rekombinante DNA -teknikken og dens bruk i genteknologi

Den sentrale dogmen for molekylærbiologi

Alle organiske vesener vi vet deler flere egenskaper. En av dem er arten av genetisk materiale og måten proteiner produseres - prosess kjent som den sentrale "dogmen" av molekylærbiologi.

Med unntak av et par virus, lagrer alle organismer genetisk informasjon i DNA (deoksyribonukleinsyre), samlet veldig kompakt og organisert i cellekjernen.

For genuttrykk blir DNA -molekylet transkribert til messenger -RNA, og sistnevnte blir oversatt til aminosyrespråk, de strukturelle blokker av proteiner.

Hva er et rekombinant DNA?

Mellom 70- og 80 -tallet begynte molekylære biologer å dra nytte av prosessene som naturlig forekommer inne i cellen og klarte å ekstrapolere dem til laboratoriet.

På denne måten kan et dyregen (for eksempel et virveldyr) settes inn i et DNA -segment fra en bakterie; eller DNA fra en bakterie kan kombineres med et viralt DNA. Dermed kan vi definere et rekombinant DNA som et molekyl sammensatt av DNA fra to forskjellige organismer.

Når dette hybrid eller rekombinant molekyl er opprettet, fortsetter vi til ekspresjonen av interessenet. Med ordet uttrykk Vi vil henvise til proteinoversettelsesprosessen.

Kan tjene deg: monohíbrid

Begrensning og ligaer enzymer: nøkkelen til prosessen

Et sentralt element for å utvikle rekombinant DNA -teknologi var oppdagelsen av restriksjonsenzymer.

Dette er proteinmolekyler som viser evnen til å dele seg til DNA (nukleas) i betongsekvenser, og fungerer som "molekylær saks". Fragmentene generert av disse enzymene kalles restriksjonsfragmenter.

Disse enzymene kan produsere i de hvite sekvensens symmetriske kutt (i begge kjedene i samme høyde) eller asymmetriske kutt. Et sentralt aspekt ved virkningen av restriksjonsenzymer er at etter splitting av kjedene oppnås en "løs kant", komplementær til det andre kanten kuttet av det samme enzymet.

Noen eksempler er ECOR 1 og SMA 1. Mer enn 200 typer restriksjonsenzymer er for øyeblikket kjent, og de er kommersielt tilgjengelige.

For å være nyttig, må en saks ledsages av limet. Denne DNA -tetningsaksjonen (tidligere behandlet med restriksjonsenzymer) utføres av ligaer.

TEKNIKK: Hvordan er DNA fra en organisme i laboratoriemodifisert kunstig?

Neste vil vi beskrive hovedtrinnene som kreves av rekombinant DNA -teknologi. Alle utføres av fagfolk i et molekylært biologilaboratorium.

Hva er en "klon"?

Før vi fortsetter med den eksperimentelle protokollen, må vi legge merke til at i molekylærbiologi og bioteknologi er begrepet "klon" og verbet "klonar" mye brukt. Dette kan føre til forvirring.

I denne sammenhengen refererer vi ikke til kloning av alle En organisme (som for eksempel for for eksempel den berømte Dolly -sauen), men til kloning av et DNA -fragment, som kan være et gen. Det vil si å produsere mange eksemplarer - genetisk identisk - av sekvensen.

1. Isolasjon og oppnå DNA

Det første trinnet er å bestemme hvilken sekvens som skal brukes. Dette avhenger helt av forskeren og målene for arbeidet hans. Deretter må dette DNA isoleres og renses. Metodene og prosedyrene for å oppnå dette avhenger av organismen og vevet.

En del av vevet blir vanligvis tatt og gjennomgår en behandling i en lysbuff. Deretter videreføres fragmenteringen av genetisk materiale i små fragmenter.

2. Kloningsvektor

Etter de forberedende trinnene søker forskeren å introdusere DNA -segmentet av interesse i en kloningsvektor. Fra nå av til dette DNA -segmentet vil vi kalle det hvitt DNA.

Det kan tjene deg: Dominant Gen: Genetic Principles, Study of Study, Factors

Plasmider

En av de mest brukte vektorene i et plasmid med bakteriell opprinnelse. Et plasmid er et dobbelt -sjakk sirkulært DNA -molekyl som vi finner naturlig i bakterier. De er enheter utenfor bakteriekromosomet - det vil si at de er ekstrakromosomale og finnes naturlig i disse prokaryotene.

De grunnleggende elementene i en vektor er: (a) et replikasjonsopprinnelse, som tillater DNA -syntese; (b) seleksjonsmiddel, som tillater å identifisere organismer som fører plasmidet med hvitt DNA, for eksempel resistens mot et antibiotika; og (c) multiclonation -sted, der sekvensene som vil bli gjenkjent av restriksjonsenzymer blir funnet.

Det første vellykkede rekombinante DNA i laboratoriet ble klonet i PSC101 -plasmidet fra bakteriene OG. coli. Denne inneholder et restriksjonssted for EcoRI -begrensningsenzymet og et resistensgen til et antibiotikum, i tillegg til replikasjonens opprinnelse.

Innsetting av det hvite DNA i plasmidet gjøres ved hjelp av molekylære verktøy for restriksjonsenzymer og ligaer beskrevet i forrige seksjon.

Substante typer vektorer

I tillegg til plasmidene, kan DNA settes inn i en annen vektor, for eksempel lambda -bakteriofagen.

3. Innføring av rekombinant DNA

Når det rekombinante DNA -molekylet (gen av interesse i plasmidet eller annen vektor) er oppnådd.

For å introdusere fremmed DNA i en bakterie, brukes en teknikk som kalles bakteriell transformasjon, der kroppen blir sendt til en behandling med divalente kationer som gjør det mottagelig for DNA som tar.

Metodologisk kan vi ikke sikre at 100% av bakteriene i avlingen vår effektivt har tatt vårt rekombinante DNA -molekyl. Det er her delen av plasmidet som inneholder antibiotikaresistens spiller inn.

Dermed vil bakterier som har tatt plasmidet være resistente mot et visst antibiotika. For å velge dem, vil det være nok for anvendelse av nevnte antibiotika og ta de overlevende.

4. "Harvest" -protein

Etter å ha valgt bakterier med vårt rekombinante DNA, fortsetter vi å bruke verts enzymatisk maskineri for å generere proteinproduktet av interesse. Når bakterier blir gjengitt, passerer plasmidet til avkommet, så det går ikke tapt under divisjon.

Denne prosedyren bruker bakterier som en slags "fabrikk" av protein. Senere vil vi se at det har vært en veldig relevant prosedyre i utviklingen av effektive medisinske behandlinger.

Kan tjene deg: Telophase: Hva er i mitose i meiose

Når avlingen er klar og bakteriene har produsert store mengder proteiner, er cellen eller brudd på cellen. Det er et bredt spekter av biokjemiske teknikker som tillater proteinrensing i henhold til deres fysisk-kjemiske egenskaper.

I en annen eksperimentell sammenheng er vi kanskje ikke interessert i å generere protein, men vi er interessert i å skaffe DNA -sekvensen per se. Hvis det var tilfelle, ville plasmidet tjene til å skape flere kopier av fragmentet som interesserer oss med sikte på å ha tilstrekkelig mengde av det hvite DNA til å utføre de relevante eksperimentene.

applikasjoner

Den rekombinante DNA -teknologien åpnet et uendelig antall muligheter for molekylærbiologi, bioteknologi, medisin og andre relaterte områder. De mest fremragende applikasjonene dine er følgende.

Genetisk analyse

Den første applikasjonen er direkte relatert til molekylære biologilaboratorier. Rekombinant DNA -teknologi lar forskere forstå den normale funksjonen til gener, og genererte proteiner kan brukes i påfølgende forskning.

Legemiddelindustrien

Proteiner produsert ved bruk av den rekombinante DNA -prosedyren har applikasjoner i medisin. To veldig relevante eksempler i feltet er humant insulin og veksthormon, som brukes hos pasienter som mangler slikt protein.

Takket være rekombinant DNA kan disse proteinene genereres uten behov for å trekke ut fra et annet menneske, som representerer ytterligere metodologiske komplikasjoner og helserisiko. Dette har bidratt til å forbedre livskvaliteten til utallige pasienter.

Referanser

1. Baca, l. OG. L., & Álvarez, C. L. C. (2015). Biologi 2. Patria redaksjonell gruppe.
2. Cooper, g. M., Hausman, r. OG., & Hausman, r. OG. (2000). The Cell: A Approach Molecular (Vol. 10). Washington, DC: ASM Press.
3. Devlin, t. M. (2004). Biokjemi: lærebok med kliniske applikasjoner. Jeg snudde meg.
4. Khan, s., Ullah, m. W., Siddique, r., Nabi, g., Manan, s., YOUSAF, m., & Hou, h. (2016). Rekombinant DNA -teknologi for å forbedre livet for å forbedre livet. International Journal of Genomics, 2016, 2405954.
5. Mindan, f. P., & Mindan, P. (nitten nittiseks). Patologisk anatomi. Elsevier Spania.
6. Tortora, g. J., Funke, f. R., & Case, C. L. (2007). Introduksjon til mikrobiologi. Ed. Pan -American Medical.
7. The, m. J. (1989). Menneskelig insulin: DNA -teknologiens første medikament. American Journal of Health-System Pharmacy, 46(11_Suppl), S9-S11.