DNA רקומביננטי הן מולקולות שנוצרו על ידי טכניקות רקומבינציה גנטית במעבדה לשילוב חומר גנטי ממקורות רבים. זה אפשרי מכיוון שלמולקולות ה-DNA של כל האורגניזמים יש מבנה כימי זהה ונבדלות רק ברצף הנוקלאוטידים שבתוכו.
Creation
שיבוט מולקולרי הוא תהליך מעבדה המשמש ליצירת DNA רקומביננטי. זוהי אחת משתי השיטות הנפוצות ביותר, יחד עם תגובת שרשרת הפולימראז (PCR). זה מאפשר לך לשלוט בשכפול של כל רצף DNA מסוים שנבחר על ידי הנסיין.
יש שני הבדלים מהותיים בין שיטות DNA רקומביננטי. האחת היא ששיבוט מולקולרי כרוך בשכפול בתא חי, בעוד ש-PCR כרוך במבחנה. הבדל נוסף הוא שהשיטה הראשונה מאפשרת חיתוך והדבקה של רצפי DNA, בעוד שהשיטה השנייה מוגברת על ידי העתקת הסדר הקיים.
DNA וקטור
השגת DNA רקומביננטי דורשת וקטור שיבוט. הוא נגזר מפלסמידים או וירוסים והוא מקטע קטן יחסית. בחירת הווקטור לשיבוט מולקולרי תלויה בבחירת האורגניזם המארח, בגודל ה-DNA שיש לשבט, והאם יש לבטא מולקולות זרות. ניתן לשלב פלחים באמצעות שיטות שונות כגון שיבוט אנזים/ליגאז של הגבלה או הרכבה של גיבסון.
שיבוט
בפרוטוקולים סטנדרטיים, שיבוט כולל שבעה שלבים.
- בחר אורגניזם מארח ווקטור שיבוט.
- השגת וקטור DNA.
- יצירת DNA משובט.
- יצירת DNA רקומביננטי.
- הצגתו לתוך האורגניזם המארח.
- מבחר של אורגניזמים המכילים אותו.
- מבחר שיבוטים עם תוספות DNA ותכונות ביולוגיות רצויות.
לאחר ההשתלה לאורגניזם המארח, המולקולות הזרות הכלולות במבנה הרקומביננטי עשויות להתבטא או לא. ביטוי מצריך מבנה מחדש של הגן כדי לכלול רצפים הנחוצים לייצור DNA. הוא נמצא בשימוש על ידי מכונת התרגום של המארח.
איך זה עובד
DNA רקומביננטי פועל כאשר התא המארח מבטא חלבון מגנים רקומביננטיים. הביטוי תלוי בסביבת הגן עם קבוצה של אותות המספקים הוראות לשעתוק שלו. הם כוללים מקדם, ריבוזום מקשר ומסגר.
בעיות מתעוררות אם הגןמכיל אינטרונים או אותות הפועלים כמסיימים עבור המארח החיידקי. זה מוביל לסיום מוקדם. החלבון הרקומביננטי עשוי להיות מעובד בצורה לא נכונה, מקופל או מפורק. ייצורו במערכות איקריוטיות מתרחש בדרך כלל בשמרים ובפטריות חוטיות. השימוש בכלובי בעלי חיים קשה בגלל הצורך במשטח תומך חזק עבור רבים.
מאפיינים של אורגניזמים
לאורגניזמים המכילים מולקולות DNA רקומביננטיות יש כנראה פנוטיפים נורמליים. המראה, התנהגותם וחילוף החומרים שלהם בדרך כלל אינם משתנים. הדרך היחידה להדגים נוכחות של רצפים רקומביננטיים היא לבחון את ה-DNA עצמו באמצעות מבחן תגובת שרשרת הפולימראז.
במקרים מסוימים, ל-DNA רקומביננטי יכולות להיות השפעות מזיקות. זה יכול לקרות כאשר הפרגמנט שלו המכיל מקדם פעיל ממוקם ליד גן תא מארח שקט בעבר.
השתמש
טכנולוגיית DNA רקומביננטי נמצאת בשימוש נרחב בביוטכנולוגיה, רפואה ומחקר. ניתן למצוא את החלבונים והמוצרים האחרים שלו כמעט בכל בית מרקחת מערבי, מרפאה וטרינרית, משרד רופא, מעבדה רפואית או ביולוגית.
היישום הנפוץ ביותר הוא במחקר בסיסי, שבו הטכנולוגיה חיונית להרבה מהעבודה של ימינו במדעי הביולוגיה והביו-רפואה. DNA רקומביננטי משמש לזיהוי, מיפוי ורצף גנים, ולקביעתםפונקציות. בדיקות rDNA משמשות לניתוח ביטוי גנים בתאים בודדים וברקמות של אורגניזמים שלמים. חלבונים רקומביננטיים משמשים כריאגנטים בניסויי מעבדה. להלן כמה דוגמאות ספציפיות.
כימוסין רקומביננטי
נמצא באבומסום, כימוזין הוא אנזים הדרוש לייצור גבינה. זה היה תוסף המזון המהנדס גנטית הראשון בשימוש בתעשייה. אנזים רקומביננטי המיוצר מבחינה מיקרוביולוגית הזהה מבחינה מבנית לאנזים שמקורו בעגל הוא זול יותר ומיוצר בכמויות גדולות יותר.
אינסולין אנושי רקומביננטי
החליף למעשה אינסולין שמקורו בבעלי חיים (למשל חזירים ובקר) לטיפול בסוכרת תלוית אינסולין. אינסולין רקומביננטי מסונתז על ידי החדרת גן האינסולין האנושי לחיידקים מהסוג Eterichia או שמרים.
הורמון גדילה
נרשם לחולים שבלוטת יותרת המוח שלהם לא מייצרת מספיק הורמון גדילה כדי לתמוך בהתפתחות תקינה. לפני הורמון גדילה רקומביננטי הפך זמין, הוא הושג מבלוטת יותרת המוח של גופות. תרגול לא בטוח זה הוביל כמה חולים לפתח מחלת קרויצפלד-יעקב.
גורם קרישה רקומביננטי
זהו חלבון קרישת דם שניתן לחולים עם צורות של המופיליה עם הפרעות דימום. הם לא מסוגלים לייצרפקטור VIII בכמות מספקת. לפני הפיתוח של פקטור VIII רקומביננטי, החלבון נוצר על ידי עיבוד כמויות גדולות של דם אנושי ממספר תורמים. הדבר נשא סיכון גבוה מאוד להעברת מחלות זיהומיות.
אבחון של זיהום ב-HIV
כל אחת משלוש השיטות הנפוצות לאבחון זיהום ב-HIV פותחה באמצעות DNA רקומביננטי. בדיקת נוגדנים משתמשת בחלבון שלה. הוא מזהה נוכחות של חומר גנטי של HIV באמצעות תגובת שרשרת של פולימראז בשעתוק הפוכה. פיתוח הבדיקה התאפשר על ידי שיבוט מולקולרי ורצף של גנום HIV.
