Teknisk rekombinant DNA, applikationer och grundläggande faktorer

han Rekombinant DNA (DNA eller RDNA) är en konstgjord nukleinsyramolekyl som skapas i laboratoriet genom att integrera två organisismsegment av intresse. Det är också känt som chimärt DNA, tack vare dess hybridegenskap. Vi hittar inte denna typ av DNA i naturen.

Den grundläggande metodiken för att generera den inkluderar: (a) valet av ett vitt DNA och dess införande i ett annat DNA -fragment (i allmänhet en bakteriell plasmid); (b) införandet av denna plasmid i en bakterie, (c) valet av bakterier genom antibiotika och slutligen (d) uttrycket av genen.

Källa: Pixabay.com

Tekniken drar nytta av ett enzymspel som gör att du kan kopiera och klistra in specifika DNA -fragment till forskarens försök.

Syftet med rekombinant teknik är i de flesta fall uttrycket av ett protein (känt som rekombinant protein) som molekylärbiologen har önskat för framtida undersökningar eller för att skapa ett protein av kommersiellt och terapeutiskt värde - såsom humant insulin, till exempel.

[TOC]

Grundläggande för den rekombinanta DNA -tekniken och dess användning i genteknik

Den centrala dogmen av molekylärbiologi

Alla organiska varelser som vi känner delar flera egenskaper. En av dem är arten av genetiskt material och hur proteiner produceras - process känd som den centrala "dogmen" av molekylärbiologi.

Med undantag för ett par virus lagrar alla organismer genetisk information i DNA (deoxyribonukleinsyra), samlade mycket kompakt och organiserade i cellkärnan.

För genuttryck transkriberas DNA -molekylen till messenger -RNA, och det senare översätts till aminosyraspråk, de strukturella blocken av proteiner.

Vad är ett rekombinant DNA?

Mellan 70- och 80 -talet började molekylärbiologer dra nytta av de processer som naturligtvis förekommer inuti cellen och lyckades extrapolera dem till laboratoriet.

På detta sätt kan en djurgen (till exempel ett ryggradsdjur sättas in i ett DNA -segment från en bakterie; eller DNA från en bakterie kan kombineras med ett viralt DNA. Således kan vi definiera ett rekombinant DNA som en molekyl som består av DNA från två olika organismer.

När denna hybrid- eller rekombinanta molekyl har skapats fortsätter vi till uttrycket av intressegenen. Med ordet uttryck Vi vill hänvisa till proteinöversättningsprocessen.

Kan tjäna dig: monohíbrid

Begränsning och ligorenzymer: nyckeln till processen

Ett viktigt element för att utveckla rekombinant DNA -teknik var upptäckten av begränsningsenzymer.

Dessa är proteinmolekyler som uppvisar förmågan att dela upp till DNA (nukleas) i betongsekvenser och fungerar som "molekylär sax". Fragmenten som genereras av dessa enzymer kallas begränsningsfragment.

Dessa enzymer kan producera i de vita sekvensen symmetriska snitt (i båda kedjorna i samma höjd) eller asymmetriska snitt. En viktig aspekt av verkan av restriktionsenzymer är att efter uppdelningen av kedjorna erhålls en "lös kant", kompletterande till den andra kanten som skärs av samma enzym.

Några exempel är ECOR 1 och SMA 1. Mer än 200 typer av restriktionsenzymer är för närvarande kända och de är kommersiellt tillgängliga.

För att vara användbar måste en sax åtföljas av limet. Denna DNA -tätningsverkan (tidigare behandlad med restriktionsenzymer) utförs av ligor.

Teknik: Hur är DNA för en organisme i laboratoriet modifierad konstgjorda?

Därefter kommer vi att beskriva de viktigaste stegen som krävs av rekombinant DNA -teknik. Alla utförs av proffs i ett molekylärbiologilaboratorium.

Vad är en "klon"?

Innan vi fortsätter med det experimentella protokollet måste vi märka att inom molekylärbiologi och bioteknik är termen "klon" och verbet "klonar" allmänt använt. Detta kan leda till förvirring.

I detta sammanhang hänvisar vi inte till kloningen av Allt En organisme (som i fallet med det berömda Dolly fåren, till exempel), men till kloning av ett DNA -fragment, som kan vara en gen. Det vill säga producera många kopior - genetiskt identiska - i sekvensen.

1. Isolering och erhållning av DNA

Det första steget är att bestämma vilken sekvens som vill användas. Detta beror helt på forskaren och målen för hans arbete. Då måste detta DNA isoleras och renas. Metoderna och procedurerna för att uppnå detta beror på organismen och vävnaden.

En del av vävnaden tas vanligtvis och genomgår en behandling i en lysbuff. Därefter fortsätter fragmenteringen av genetiskt material i små fragment.

2. Kloningvektor

Efter de förberedande stegen försöker forskaren introducera DNA -segmentet av intresse för en kloningsvektor. Från och med nu till detta DNA -segment kommer vi att kalla det vitt DNA.

Det kan tjäna dig: dominerande gen: genetiska principer, metoder för studier, faktorer

Plasmider

En av de mest använda vektorerna i en plasmid av bakteriellt ursprung. En plasmid är en dubbel -kedja cirkulär DNA -molekyl som vi hittar naturligt i bakterier. De är enheter utanför bakteriekromosomen - det vill säga de är extrakromosomala och finns naturligtvis i dessa prokaryoter.

De grundläggande elementen i en vektor är: (a) Ett ursprung för replikation, som möjliggör DNA -syntes; (b) urvalsmedel, som gör det möjligt att identifiera organismer som bär plasmiden med vitt DNA, såsom resistens mot ett antibiotikum; och (c) multiklonationsplats, där sekvenserna som kommer att erkännas av restriktionsenzymer finns.

Det första framgångsrika rekombinanta DNA i laboratoriet klonades i PSC101 -plasmiden från bakterierna OCH. coli. Detta innehåller en begränsningsplats för ECORI -begränsningsenzymet och en resistensgen mot ett antibiotikum, utöver replikationens ursprung.

Insättningen av det vita DNA i plasmiden görs med hjälp av molekylverktygen för restriktionsenzymer och ligor som beskrivs i föregående avsnitt.

Betydande typer av vektorer

Förutom plasmiderna kan DNA sättas in i en annan vektor, såsom lambda -bakteriofagen.

3. Introduktion av rekombinant DNA

När den rekombinanta DNA -molekylen (gen av intresse i plasmiden eller annan vektor) har erhållits.

För att introducera främmande DNA i en bakterie används en teknik som kallas bakterietransformation, där kroppen överlämnas till en behandling med divalent katjoner som gör det mottagligt för DNA -tagning.

Metodiskt kan vi inte säkerställa att 100% av bakterier i vår gröda effektivt har tagit vårt rekombinanta DNA -molekyl. Det är här delen av plasmiden som innehåller antibiotikaresistens kommer in i spelet.

Således kommer bakterier som har tagit plasmiden att vara resistenta mot ett visst antibiotikum. För att välja dem räcker det för tillämpningen av nämnda antibiotikum och tar de överlevande.

4. "Skörd" protein

Efter att ha valt bakterier med vårt rekombinanta DNA fortsätter vi att använda värdens enzymatiska maskiner för att generera proteinprodukten av intresse. När bakterier reproduceras passerar plasmiden till dess avkommor, så den går inte förlorad under uppdelningen.

Denna procedur använder bakterier som en slags "fabrik" av protein. Senare kommer vi att se att det har varit ett mycket relevant förfarande i utvecklingen av effektiva medicinska behandlingar.

Kan tjäna dig: Telofas: Vad är, i mitos, i meios

När grödan är klar och bakterierna har producerat stora mängder proteiner är cellens cell eller brott. Det finns ett brett utbud av biokemiska tekniker som tillåter proteinrening enligt deras fysikalikiska egenskaper.

I ett annat experimentellt sammanhang kanske vi inte är intresserade av att generera protein, men vi är intresserade av att få DNA -sekvensen i sig. Om det var fallet skulle plasmiden tjäna för att skapa flera kopior av fragmentet som intresserar oss i syfte att ha tillräcklig mängd av det vita DNA för att utföra relevanta experiment.

Ansökningar

Den rekombinanta DNA -tekniken öppnade ett oändligt antal möjligheter för molekylärbiologi, bioteknik, medicin och andra relaterade områden. Dina mest framstående applikationer är följande.

Genetisk analys

Den första applikationen är direkt relaterad till molekylärbiologiska laboratorier. Rekombinant DNA -teknik gör det möjligt för forskare att förstå den normala funktionen hos gener, och genererade proteiner kan användas i efterföljande forskning.

Läkemedelsindustri

Proteiner som produceras med hjälp av den rekombinanta DNA -proceduren har applikationer inom medicin. Två mycket relevanta exempel på fältet är humant insulin och tillväxthormon, som tillämpas hos patienter som saknar sådant protein.

Tack vare rekombinant DNA kan dessa proteiner genereras utan att behöva extrahera från en annan människa, vilket representerar ytterligare metodologiska komplikationer och hälsorisker. Detta har bidragit till att förbättra livskvaliteten för otaliga patienter.

Referenser

1. Baca, l. OCH. L., & Álvarez, c. L. C. (2015). Biologi 2. Patria Redaktionsgrupp.
2. Cooper, g. M., Hausman, r. OCH., & Hausman, r. OCH. (2000). Cellen: En metodmolekylär (Vol. 10). Washington, DC: ASM Press.
3. Devlin, t. M. (2004). Biokemi: Lärobok med kliniska tillämpningar. Jag reverserade.
4. Khan, s., Ullah, m. W., Siddique, r., Nabi, g., Manan, s., Yousaf, m., & Hou, h. (2016). Rekombinant DNA -teknik för att förbättra livet. International Journal of Genomics, 2016, 2405954.
5. Mindan, f. P., & Mindan, s. (nitton nittiosex). Patologisk anatomi. Elsevier Spanien.
6. Tortora, g. J., Funke, b. R., & Fall, c. L. (2007). Introduktion till mikrobiologi. Ed. Pan -amerikansk medicin.
7. Den, m. J. (1989). Mänskligt insulin: DNA -teknikens första läkemedel. American Journal of Health-System Apotek, 46(11_suppl), S9-S11.