Adn recombinant: descriere, caracteristici

ADN recombinat este o moleculă formată prin metode de laborator de recombinare genetică pentru a combina material genetic din mai multe surse. Este posibil deoarece moleculele de ADN ale tuturor organismelor au aceeași structură chimică și diferă doar prin secvența de nucleotide din cadrul acesteia.

Creație

Clonarea moleculară este un proces de laborator utilizat pentru a crea ADN recombinant. Este una dintre cele două metode cele mai utilizate, împreună cu reacția în lanț a polimerazei (PCR). Permite controlul replicării oricărei secvențe de ADN aleasă de către experimentator.

Există două diferențe fundamentale între metodele de recombinare a ADN-ului. Una dintre ele este că clonarea moleculară implică replicarea într-o celulă vie și PCR într-o eprubetă. O altă diferență este că prima metodă permite tăierea și lipirea secvențelor de ADN, în timp ce a doua este îmbunătățită prin copierea secvenței existente.

vector ADN

Producerea de ADN recombinant necesită un vector de clonare. Derivat din plasmide sau viruși, este un segment relativ mic de. Alegerea vectorului pentru clonarea moleculară depinde de alegerea organismului gazdă, de mărimea ADN-ului clonat și de faptul dacă se dorește exprimarea unor molecule străine. Segmentele pot fi combinate prin diferite metode, cum ar fi clonarea cu restricție/ligază sau asamblările Gibson.

Clonarea

În protocoalele standard, clonarea implică șapte etape.

1. Selectarea unui organism gazdă și a unui vector de clonare.
2. Producerea vectorului ADN.
3. Formarea ADN-ului clonei.
4. Crearea de ADN recombinant.
5. Introducerea acestuia în gazdă.
6. Selecția organismelor care îl conțin.
7. Selectarea clonelor cu inserțiile de ADN și proprietățile biologice dorite.

După transplantarea în gazdă, moleculele străine conținute în construcția recombinantă pot fi sau nu exprimate. Expresia necesită restructurarea genei pentru a include secvențe necesare pentru producerea ADN-ului. Este folosit de mașinăria de translație a gazdei.

Cum funcționează

ADN-ul recombinant funcționează atunci când celula gazdă exprimă o proteină din genele recombinante. Expresia depinde de mediul în care se află gena printr-un set de semnale care furnizează instrucțiuni pentru transcrierea ei. Include promotorul, legarea ribozomului și terminatorul.

Problemele apar dacă gena conține introni sau semnale care acționează ca terminatori pentru gazda bacteriană. Acest lucru duce la încetarea prematură a. Proteină recombinantă Poate fi manipulat greșit, pliat sau degradat. Producția sa în sistemele eucariote are loc de obicei în drojdii și ciuperci filamentoase. Utilizarea celulelor animale este dificilă, deoarece multe dintre ele au nevoie de o suprafață de sprijin solidă.

Proprietăți ale organismelor

Organismele care conțin molecule de ADN recombinant au fenotipuri aparent normale. Aspectul, comportamentul și metabolismul lor sunt de obicei nealterate. Singura modalitate de a demonstra prezența secvențelor recombinate este testarea ADN-ului în sine cu ajutorul unui test de reacție în lanț a polimerazei.

În unele cazuri, ADN-ul recombinant poate avea efecte nocive. Acest lucru se poate întâmpla atunci când fragmentul său care conține promotorul activ este situat lângă o genă anterior redusă la tăcere în celula gazdă.

Utilizați

Tehnologia ADN recombinant este utilizată pe scară largă în biotehnologie, medicină și cercetare. Proteinele sale și alte produse pot fi găsite în aproape orice farmacie occidentală, clinică veterinară, cabinet medical, laborator medical sau biologic.

Cea mai frecventă aplicație este în cercetarea fundamentală, în care tehnologia este importantă pentru majoritatea lucrărilor moderne în științele biologice și biomedicale. ADN-ul recombinant este utilizat pentru a identifica, cartografia și secvențierea genelor și pentru a determina funcția acestora. sondele ADNr sunt utilizate pentru a analiza expresia genelor în celule individuale și în țesuturile unor organisme întregi. Proteinele recombinate sunt utilizate ca reactivi în experimentele de laborator. Câteva exemple specifice sunt prezentate mai jos.

Chimozină recombinantă

Găsită în cheag, chimozina este o enzimă, necesare pentru producția de brânză. A fost primul aditiv alimentar modificat genetic utilizat în industrie. O enzimă recombinantă produsă microbiologic, identică din punct de vedere structural cu cea produsă de la vițel, costă mai puțin și este produsă în cantități mari.

Insulină umană recombinantă

Înlocuiește aproape în întregime insulina derivată din surse animale (de exemplu, porci și bovine) pentru tratamentul diabetului insulino-dependent. Insulina recombinantă este sintetizată prin injectarea genei insulinei umane într-o bacterie din genul Etherichium sau într-o drojdie.

Hormonul de creștere

Pentru pacienții a căror glanda pituitară nu produce suficient hormon creștere pentru menținerea unei dezvoltări normale. Înainte ca hormonul de creștere recombinant să fie disponibil, acesta era obținut din glanda pituitară a cadavrelor. Această practică nesigură a dus la apariția la unii pacienți a bolii Creutzfeldt-Jakob.

Factor de coagulare recombinant

O proteină de coagulare a sângelui care poate fi administrată pacienților cu forme de hemofilie care provoacă probleme de coagulare. Nu au fost capabili să producă factorul VIII în cantități suficiente. Înainte de dezvoltarea factorului VIII recombinant, proteina era produsă prin prelucrarea unor cantități mari de sânge uman de la mai mulți donatori. Acest lucru presupunea un risc foarte mare de transmitere a bolilor infecțioase.

Diagnosticul infecției cu HIV

Fiecare dintre cele trei metode utilizate în mod obișnuit pentru diagnosticarea infecției cu HIV a fost dezvoltată folosind ADN recombinant. Testul de anticorpi folosește proteina ei. Acesta detectează prezența materialului genetic al HIV prin intermediul reacției în lanț a polimerazei de transcripție inversă. Dezvoltarea testului a fost posibilă prin clonarea moleculară și analiza secvenței genomului HIV.