Γιατί χρησιμοποιούνται βακτήρια στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA
Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA είναι μια μέθοδος ένωσης DNA δύο ειδών και εισαγωγής του σε έναν οργανισμό ξενιστή, για την παραγωγή νέων γενετικών συνδυασμών. Η εργαστηριακή διαδικασία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ανασυνδυασμένου DNA είναι η μοριακή κλωνοποίηση. Η PCR αντιγράφει το επιθυμητό θραύσμα DNA που εισάγεται σε ένα πλασμίδιο. Το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο μετασχηματίζεται σε οργανισμό ξενιστή για την παραγωγή μεγάλου αριθμού αντιγράφων του ανασυνδυασμένου πλασμιδίου. Τα βακτήρια είναι ο οργανισμός ξενιστής που χρησιμοποιείται στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA και υπάρχουν αρκετοί λόγοι για τη χρήση τους ως ξενιστή.
Βασικές περιοχές που καλύπτονται
1. Τι είναι η τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNAς
– Ορισμός, Βήματα της διαδικασίας
2. Γιατί χρησιμοποιούνται βακτήρια στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA
– Λόγοι για τη χρήση των βακτηρίων ως ξενιστή
Βασικοί όροι:βακτήρια, μοριακή κλωνοποίηση, ρυθμός ανάπτυξης, τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA, PCR, πλασμίδια, επιλογή
Τι είναι η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA
Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA είναι μια τεχνική μοριακής βιολογίας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μορίων ανασυνδυασμένου DNA που φέρουν το επιθυμητό χαρακτηριστικό σε έναν συγκεκριμένο οργανισμό. Η μοριακή κλωνοποίηση είναι η εργαστηριακή τεχνική που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μεγάλου αριθμού αντιγράφων ανασυνδυασμένου DNA σε συνδυασμό με PCR. Η διαδικασία της μοριακής κλωνοποίησης αποτελείται από επτά βήματα όπως περιγράφεται παρακάτω.
- Επιλογή οργανισμού ξενιστή και φορέα κλωνοποίησης – Ο οργανισμός ξενιστής είναι κυρίως βακτήρια. Η επιλογή του φορέα κλωνοποίησης εξαρτάται από την επιλογή του οργανισμού ξενιστή, το μέγεθος του ξένου θραύσματος DNA και το επίπεδο έκφρασης.
- Προετοιμασία του φορέα DNA – Ο φορέας κλωνοποίησης υποβάλλεται σε πέψη με ένζυμα περιορισμού για να γίνουν συμβατά άκρα με το ξένο θραύσμα DNA.
- Προετοιμασία DNA προς κλωνοποίηση – Το επιθυμητό τμήμα DNA που πρόκειται να κλωνοποιηθεί μπορεί να ενισχυθεί με PCR και να υποστεί πέψη με τα περιοριστικά ένζυμα για τη δημιουργία συμβατών άκρων με τον φορέα κλωνοποίησης.
- Δημιουργία ανασυνδυασμένου DNA – Ο χωνευμένος φορέας κλωνοποίησης και το θραύσμα PCR απολινώνονται με επεξεργασία με λιγάση DNA.
- Εισαγωγή ανασυνδυασμένου DNA στον οργανισμό ξενιστή – Τα ανασυνδυασμένα μόρια DNA μετατρέπονται σε βακτήρια για να ληφθεί μεγάλος αριθμός αντιγράφων.
- Επιλογή μετασχηματισμένων οργανισμών – ένας επιλέξιμος δείκτης όπως η αντίσταση στα αντιβιοτικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιλογή των μετασχηματισμένων βακτηρίων σε μια καλλιέργεια.
- Έλεγχος για κλώνους με επιθυμητό DNA – Το μπλε-λευκό σύστημα διαλογής, η PCR, η ανάλυση θραυσμάτων περιορισμού, ο υβριδισμός νουκλεϊκού οξέος, η αλληλουχία DNA και οι ανιχνευτές αντισωμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διαλογή των κλώνων με το επιθυμητό θραύσμα DNA.
Τα βήματα της τεχνολογίας ανασυνδυασμένου DNA φαίνονται στο σχήμα 1 .
Εικόνα 1:Τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA
Γιατί χρησιμοποιούνται βακτήρια στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA
Τα βακτήρια γίνονται «εργοστάσια» που παράγουν μεγάλο αριθμό αντιγράφων του ανασυνδυασμένου DNA. Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για τη χρήση βακτηρίων ως ξενιστή στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA. Είναι;
- Τα βακτηριακά κύτταρα αναπτύσσονται, διατηρούνται και χειρίζονται εύκολα σε εργαστήριο. Οι απαιτήσεις ανάπτυξης είναι απλές στα βακτήρια και μπορούν να παρέχονται σε ένα τρυβλίο Petri. Οι συνθήκες ανάπτυξης μπορούν να παρέχονται εύκολα μέσα σε μια θερμοκοιτίδα. Μπορούν επίσης να ανεχθούν ξένο DNA μέσα στο κύτταρο.
- Πολλαπλασιάζονται γρήγορα. Δεδομένου ότι τα βακτήρια είναι μικροί οργανισμοί, αναπτύσσονται γρήγορα από τους σύνθετους τύπους κυττάρων. Τα ποσοστά κυτταρικής τους διαίρεσης είναι υψηλά.
- Τα εξωχρωμοσωμικά στοιχεία των βακτηρίων που είναι γνωστά ως πλασμίδια μπορούν να χειριστούν και να χρησιμοποιηθούν ως φορείς ανασυνδυασμένου DNA στα κύτταρα. Τα πλασμίδια μπορούν να απομονωθούν από βακτήρια για να εισαχθούν ξένο DNA και στη συνέχεια να μετατραπούν ξανά σε βακτήρια.
- Τα κλωνοποιημένα, ανασυνδυασμένα πλασμίδια μπορούν εύκολα να απομονωθούν από βακτήρια. Το πλασμιδικό DNA μπορεί να απομονωθεί με εύκολες εργαστηριακές διαδικασίες μέσω λύσης βακτηριακών κυττάρων.
Η χρήση βακτηρίων στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA φαίνεται στην εικόνα 2.
Εικόνα 2:Χρήση βακτηρίων στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA
Ε. coli είναι ο ευρέως χρησιμοποιούμενος τύπος βακτηρίων για διάφορους λόγους:
- Ε. coli Το γονιδίωμα είναι καλά μελετημένο και είναι σχετικά απλό. Φέρει μόνο 4.400 γονίδια. Επιπλέον, παραμένει απλοειδές καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής του. Επομένως, η μηχανική πρωτεΐνης είναι εύκολη με το E. coli καθώς υπάρχει ένα μεμονωμένο αντίγραφο γονιδίου για να καλυφθεί από τοποκατευθυνόμενη μεταλλαξογένεση.
- Ο ρυθμός ανάπτυξης του E . coli είναι ψηλά. Αναπαράγεται γρήγορα μέσα σε 20 λεπτά. Επομένως, είναι εύκολο να λάβετε τη φάση καταγραφής (από τη μέση έως τη μέγιστη πυκνότητα).
- Πολλοί Ε. coli Τα στελέχη είναι ασφαλή στον χειρισμό με εύλογη υγιεινή.
- Η προετοιμασία των ικανών κυττάρων (τα κύτταρα που είναι ικανά να προσλάβουν ξένο DNA) και ο μετασχηματισμός των ανασυνδυασμένων μορίων είναι εύκολη με το E. coli .
Συμπέρασμα
Η τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA χρησιμοποιείται για την εισαγωγή επιθυμητών χαρακτηριστικών στους οργανισμούς. Τα βακτήρια χρησιμοποιούνται ως μοντέλα στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA για πολλούς λόγους, όπως η εύκολη ανάπτυξη και ο χειρισμός, η ταχεία κυτταρική διαίρεση, η απλότητα, η ικανότητα επιλογής και εξέτασης μετασχηματιστών.
Αναφορά:
1. Griffiths, Anthony JF. «Δημιουργία ανασυνδυασμένου DNA». Εισαγωγή στη Γενετική Ανάλυση. 7th edition., U.S. National Library of Medicine, 1 Ιανουαρίου 1970, Διαθέσιμο εδώ.
2. Phillips, Theresa. "Οι 6 κορυφαίοι λόγοι για τους οποίους το E. coli χρησιμοποιείται για την κλωνοποίηση γονιδίων." Το Υπόλοιπο, Διατίθεται εδώ.
Εικόνα Ευγενική προσφορά:
1. "OSC Microbio 12 01 MolCloning" By CNX OpenStax – (CC BY 4.0) μέσω Commons Wikimedia
2. «Gene cloning» By Kelvinsong – Ίδιο έργο (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons Wikimedia
