Inhoud
- Wat is recombinant DNA?
- Methoden voor het construeren van recombinant DNA
- Kloneren en gebruiken van recombinante DNA-sequenties
Wat is recombinant DNA?
Recombinant DNA is een DNA-sequentie die kunstmatig in het lab is gemaakt. DNA is het sjabloon dat cellen gebruiken om de eiwitten te produceren waaruit levende organismen bestaan, en de rangschikking van stikstofbasen langs een DNA-streng bepaalt welke eiwitten worden gevormd. Door stukjes DNA te isoleren en te combineren met andere sequenties, kunnen onderzoekers DNA klonen in bacteriën of andere gastheercellen en nuttige eiwitten produceren, zoals insuline. Klonen maakt een veel eenvoudigere studie van bepaalde DNA-sequenties mogelijk, omdat het een grote hoeveelheid DNA produceert die vervolgens kan worden gemodificeerd en geanalyseerd.
Methoden voor het construeren van recombinant DNA
Transformatie is een proces waarbij een DNA-segment in een plasmide wordt ingebracht - een kleine zichzelf replicerende cirkel van DNA. Het DNA wordt gesneden met behulp van restrictie-enzymen. Deze enzymen worden geproduceerd in bacteriecellen als een verdedigingsmechanisme en ze richten zich op bepaalde plaatsen op een DNA-molecuul en hakken het uit elkaar. Restrictie-enzymen zijn bijzonder nuttig omdat ze "plakkerige uiteinden" creëren op de segmenten van DNA. Net als klittenband zorgen deze plakkerige uiteinden ervoor dat het DNA gemakkelijk kan worden samengevoegd met complementaire segmenten.
Het gen van interesse en de plasmiden worden beide blootgesteld aan hetzelfde restrictie-enzym. Dit creëert veel verschillende moleculen. Sommige zijn plasmiden die het gen van interesse bevatten, sommige zijn plasmiden die andere genen bevatten, sommige zijn twee plasmiden samen. De plasmiden worden vervolgens opnieuw geïntroduceerd in bacteriële cellen, waar ze repliceren, en het gewenste recombinante DNA-molecuul wordt geïdentificeerd door verschillende soorten analyses. Als het plasmide bijvoorbeeld uit elkaar wordt gesneden bij een bepaald gen, kunnen wetenschappers zoeken naar cellen die dat gen niet tot expressie brengen en dus succesvolle recombinatie identificeren.
Niet-bacteriële transformatie is in wezen hetzelfde proces, maar gebruikt niet-bacteriële cellen als gastheren. DNA kan rechtstreeks in de kern van een gastheercel worden geïnjecteerd. Onderzoekers kunnen ook een cel versperren met microscopische metaaldeeltjes die zijn bekleed met DNA.
Transfectie lijkt erg op transformatie, maar fagen worden gebruikt in plaats van plasmiden. Een faag is een virus dat bacteriën infecteert. Zowel fagen als plasmiden zijn ideaal voor dit proces omdat ze zich snel in een bacteriecel zullen repliceren.
Kloneren en gebruiken van recombinante DNA-sequenties
Als onderzoekers eenmaal de specifieke bacteriecellen hebben geïdentificeerd die de recombinante sequentie bevatten, kunnen ze die cellen in een kweek laten groeien en grote hoeveelheden van het gen genereren. Het is moeilijk om bacteriecellen daadwerkelijk een eiwit te laten genereren uit een menselijke of dierlijke gastheercel, maar er zijn manieren om genexpressie aan te passen om een dergelijke productie gemakkelijker te maken. Als cellen met cellen als gastheercellen worden gebruikt (zoals bij niet-bacteriële transformatie), zullen de cellen minder problemen hebben om het recombinante gen tot expressie te brengen.
Als genen eenmaal in grote aantallen zijn gekloond, kunnen ze worden opgeslagen in DNA-bibliotheken, de sequentie ervan bepaald en onderzocht. Recombinante DNA-technologie heeft veel belangrijke ontdekkingen mogelijk gemaakt in de forensische geneeskunde, de studie van genetische ziekten, landbouw en farmaceutische producten.