Rekombinant DNA er molekyler dannet af genetiske laboratorierekombinationsteknikker for at kombinere genetisk materiale fra flere kilder. Det er muligt, fordi alle organismers DNA-molekyler har den samme kemiske struktur og kun adskiller sig i nukleotidsekvensen indeni.
Creation
Molekylær kloning er en laboratorieproces, der bruges til at skabe rekombinant DNA. Det er en af de to mest anvendte metoder sammen med polymerasekædereaktionen (PCR). Det giver dig mulighed for at kontrollere replikationen af enhver bestemt DNA-sekvens valgt af forsøgslederen.
Der er to grundlæggende forskelle mellem rekombinante DNA-metoder. Den ene er, at molekylær kloning involverer replikation i en levende celle, mens PCR involverer in vitro. En anden forskel er, at den første metode tillader klipning og indsættelse af DNA-sekvenser, mens den anden er forbedret ved at kopiere den eksisterende rækkefølge.
Vektor-DNA
At få rekombinant DNA kræver en kloningsvektor. Det er afledt af plasmider eller vira og er et relativt lille segment. Valget af vektor til molekylær kloning afhænger af valget af værtsorganisme, størrelsen af det DNA, der skal klones, og om fremmede molekyler skal udtrykkes. Segmenter kan kombineres ved hjælp af forskellige metoder, såsom restriktionsenzym/ligase-kloning eller Gibson-samling.
Kloning
I standardprotokoller involverer kloning syv trin.
- Vælg værtsorganisme og kloningsvektor.
- Opnåelse af en DNA-vektor.
- Danning af klonet DNA.
- Oprettelse af rekombinant DNA.
- Introduktion af det i værtsorganismen.
- Udvalg af organismer, der indeholder det.
- Udvalg af kloner med ønskede DNA-inserts og biologiske egenskaber.
Efter transplantation i værtsorganismen kan de fremmede molekyler, der er indeholdt i den rekombinante konstruktion, blive udtrykt eller ikke. Ekspression kræver omstrukturering af genet til at inkludere sekvenser, der er nødvendige for DNA-produktion. Det bliver brugt af værtens oversættelsesmaskine.
Sådan virker det
Rekombinant DNA virker, når værtscellen udtrykker et protein fra rekombinante gener. Ekspression afhænger af at omgive genet med et sæt signaler, der giver instruktioner til dets transkription. De omfatter promotor, ribosombinding og terminator.
Der opstår problemer, hvis genetindeholder introner eller signaler, der fungerer som terminatorer for den bakterielle vært. Dette fører til for tidlig opsigelse. Det rekombinante protein kan være ukorrekt bearbejdet, foldet eller nedbrudt. Dets produktion i eukaryote systemer forekommer norm alt i gær og trådsvampe. Brugen af dyrebure er vanskelig på grund af behovet for en stærk understøttende overflade for mange.
egenskaber ved organismer
Organismer, der indeholder rekombinante DNA-molekyler, har tilsyneladende normale fænotyper. Deres udseende, adfærd og stofskifte ændrer sig norm alt ikke. Den eneste måde at påvise tilstedeværelsen af rekombinante sekvenser på er at undersøge selve DNA'et ved hjælp af polymerasekædereaktionstesten.
I nogle tilfælde kan rekombinant DNA have skadelige virkninger. Dette kan ske, når dets fragment, der indeholder en aktiv promotor, er placeret ved siden af et tidligere tavt værtscellegen.
Brug
Rekombinant DNA-teknologi er meget udbredt inden for bioteknologi, medicin og forskning. Dets proteiner og andre produkter kan findes på næsten alle vestlige apoteker, veterinærklinikker, lægekontorer, medicinske eller biologiske laboratorier.
Den mest almindelige anvendelse er inden for grundforskning, hvor teknologi er afgørende for meget af nutidens arbejde inden for de biologiske og biomedicinske videnskaber. Rekombinant DNA bruges til at identificere, kortlægge og sekvensere gener og bestemme demfunktioner. rDNA-prober bruges til at analysere genekspression i enkelte celler og i væv fra hele organismer. Rekombinante proteiner bruges som reagenser i laboratorieforsøg. Nogle specifikke eksempler er givet nedenfor.
Rekombinant chymosin
Chymosin findes i abomasum og er et enzym, der er nødvendigt for at lave ost. Det var det første genetisk modificerede fødevaretilsætningsstof, der blev brugt i industrien. Et mikrobiologisk fremstillet rekombinant enzym, der strukturelt er identisk med et kalve-afledt enzym, er billigere og produceres i større mængder.
Rekombinant human insulin
Erstattet stort set insulin, der stammer fra animalske kilder (f.eks. svin og kvæg) til behandling af insulinafhængig diabetes. Rekombinant insulin syntetiseres ved at introducere det humane insulingen i bakterier af slægten Eterichia eller gær.
Væksthormon
Foreskrevet til patienter, hvis hypofyse ikke producerer nok væksthormon til at understøtte normal udvikling. Før rekombinant væksthormon blev tilgængeligt, blev det opnået fra hypofysen på kadavere. Denne usikre praksis har fået nogle patienter til at udvikle Creutzfeldt-Jakobs sygdom.
Rekombinant koagulationsfaktor
Dette er et blodkoagulerende protein, der administreres til patienter med former for hæmofili med blødningsforstyrrelser. De er ude af stand til at producerefaktor VIII i tilstrækkelige mængder. Forud for udviklingen af rekombinant faktor VIII blev proteinet fremstillet ved at behandle store mængder humant blod fra flere donorer. Dette indebar en meget høj risiko for at overføre infektionssygdomme.
Diagnose af HIV-infektion
Hver af de tre udbredte metoder til diagnosticering af HIV-infektion blev udviklet ved hjælp af rekombinant DNA. En antistoftest bruger hendes protein. Det detekterer tilstedeværelsen af HIV genetisk materiale ved hjælp af revers transkription polymerase kædereaktion. Udviklingen af testen blev muliggjort af molekylær kloning og sekventering af HIV-genomerne.
