Rekombinantna dnk: opis, karakteristike

Rekombinantna DNK je molekul formiran laboratorijskim metodama genetičke rekombinacije za kombiniranje genetičkog materijala iz više izvora. Moguće je jer molekuli DNK svih organizama imaju istu hemijsku strukturu i razlikuju se samo u nukleotidnoj sekvenci unutar nje.

Stvaranje

Molekularno Kloniranje je laboratorijski proces koji se koristi za stvaranje rekombinantne DNK. Ovo je jedna od dvije najčešće korištene metode, zajedno s lančanom reakcijom polimeraze (PCR). Omogućava vam kontrolu replikacije bilo koje specifične DNK sekvence koju je odabrao eksperimentator.

Postoje dvije temeljne razlike između rekombinantnih tehnika DNK. Jedna od njih je da molekularno kloniranje uključuje replikaciju u živoj ćeliji i PCR u epruveti. Druga razlika je u tome što prva metoda omogućava rezanje i umetanje DNK sekvenci, dok je druga poboljšana kopiranjem postojeće sekvence.

DNK vektor

Za dobijanje rekombinantne DNK potreban je vektor kloniranja. Dolazi od plazmida ili virusa i relativno je mali segment. Izbor vektora za molekularno kloniranje ovisi o izboru organizma domaćina, veličini klonirane DNK i o tome treba li izraziti strane molekule. Segmenti se mogu kombinovati koristeći različite metode, kao što su kloniranje restrikcije/ligaze ili Gibson Assembly.

Kloniranje

U standardnim protokolima kloniranje uključuje sedam koraka.

1. Izbor organizma domaćina i vektora kloniranja.
2. Dobijanje vektora DNK.
3. Formiranje klonirane DNK.
4. Stvaranje rekombinantne DNK.
5. Njegovo uvođenje u tijelo domaćina.
6. Izbor organizama koji ga sadrže.
7. Izbor klonova sa željenim DNK umetcima i biološkim svojstvima.

Nakon transplantacije u tijelo domaćina, strani molekuli sadržani u rekombinantnoj strukturi mogu ili ne moraju biti izraženi. Ekspresija zahtijeva restrukturiranje gena kako bi uključila sekvence koje su neophodne za proizvodnju DNK. Koristi ga aparat za emitovanje domaćina.

Kako to funkcioniše

Rekombinantna DNK djeluje kada ćelija domaćina izražava protein iz rekombinantnih gena. Ekspresija zavisi od okoline gena sa skupom signala koji daju uputstva za njegovu transkripciju. To uključuje promotor, vezivanje ribosoma i terminator.

Problemi nastaju ako gen sadrži introne ili signale koji djeluju kao terminatori za bakterijskog domaćina. To dovodi do prevremenog prekida. Rekombinantni protein može biti nepravilno obrađen, presavijen ili rastavljen. Njegova proizvodnja u eukariotskim sistemima obično se javlja kod kvasaca i nitastih gljiva. Upotreba ka EZA za ži otinje je teška zbog činjenice da je mnogim ljudima potrebna snažna podloga.

Svojstva organizama

Organizmi koji sadrže rekombinantne molekule DNK imaju jasno normalne fenotipove. Njihov izgled, ponašanje i metabolizam obično se ne mijenjaju. Jedini način da se pokaže prisustvo rekombinantnih sekvenci je da se ispita sama DNK pomoću testa lančane reakcije polimeraze.

U nekim slučajevima rekombinantna DNK može imati štetne efekte. To se može dogoditi kada se njegov fragment koji sadrži aktivni promotor nalazi pored prethodno Tihog gena ćelije domaćina.

Korišćenje

Tehnologija rekombinantne DNK široko se koristi u biotehnologiji, medicini i istraživanjima. Njegovi proteini i drugi proizvodi mogu se naći u gotovo svakoj Zapadnoj ljekarni, veterinarskoj klinici, ljekarskoj ordinaciji, medicinskoj ili biološkoj laboratoriji.

Najčešća primjena je fundamentalna istraživanja u kojima je tehnologija važna za većinu modernog rada u biološkim i biomedicinskim naukama. Rekombinantna DNK koristi se za identifikaciju, mapiranje i sekvenci gena, kao i za određivanje njihove funkcije. sonde rDNA koriste se za analizu ekspresije gena u pojedinim ćelijama i u tkivima cijelih organizama. Rekombinantni proteini koriste se kao reagensi u laboratorijskim eksperimentima. Neki konkretni primjeri dati su u nastavku.

Rekombinantni himozin

Himozin je enzim koji se nalazi u sirištu, neophodno za proizvodnja sira. To je bio prvi genetski modifikovani aditiv za hranu koji se koristi u industriji. Mikrobiološki proizvedeni rekombinantni enzim, strukturno identičan enzimu dobijenom iz teleta, jeftiniji je i proizvodi se u velikim količinama.

Rekombinantni ljudski insulin

Skoro u potpunosti zamenio insulin dobijen iz životinjskih izvora (na primer, svinje i goveda) za lečenje dijabetesa zavisnog od insulina. Rekombinantni insulin se sintetiše uvođenjem ljudskog insulinskog gena u bakterije roda Eterichia ili kvasac.

Hormon Rasta

Propisuje se pacijentima kod kojih hipofiza stvara nedovoljnu količinu od hormona rasta do održavajte normalan razvoj. Prije nego što je postao dostupan rekombinantni hormon rasta, dobiven je iz hipofize leševa. Ova nesigurna praksa dovela je do toga da neki pacijenti razvijaju Creutzfeld-Jakobovu bolest.

Rekombinantni faktor zgrušavanja krvi

Ovo je protein zgrušavanja krvi koji se daje pacijentima s oblicima hemofilije s poremećajima zgrušavanja krvi. Oni nisu u stanju proizvesti faktor VIII u dovoljnim količinama. Prije razvoja rekombinantnog faktora VIII, protein je dobijen preradom velike količine ljudske krvi od nekoliko donatora. Ovo je nosilo veoma visok rizik od prenosa zaraznih bolesti.

Dijagnoza HIV infekcije

Svaka od tri široko korištene metode za dijagnosticiranje HIV infekcije razvijene su pomoću rekombinantne DNK. Test antitijela koristi njen protein. Određuje prisustvo HIV genetskog materijala pomoću lančane reakcije reverzne transkripcije polimeraze. Razvoj testa omogućen je molekularnim kloniranjem i analizom sekvence HIV genoma.