Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.3: Рекомбинантная ДНК
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Рекомбинантная ДНК
 
Этот закадровый голос сгенерирован компьютером
ТРАНСКРИПТ
* Текстовый перевод сгенерирован компьютером

15.3: Рекомбинантная ДНК

Обзор

Ученые создают рекомбинантную ДНК, сочетая ДНК из разных источников - часто других видов - в лаборатории. Клонирование ДНК позволяет исследователям изучать специфические гены, вставлять их в легко манипулируемые клетки, такие как бактерии. Организмы, содержащие рекомбинантную ДНК, известны как генетически модифицированные организмы (ГМО). Рекомбинантная технология ДНК производит организмы с новыми генами, которые могут принести пользу науке, медицине и сельскому хозяйству.

Как ученые создают рекомбинантную ДНК?

Создание рекомбинантной ДНК включает в себя вставку гена, представляющий интерес, в вектор – транспортное средство, которое несет инотворную ДНК в клетки-хозяина для репликации ДНК и экспрессии белка. Наиболее часто используемыми векторами клонирования являются плазмиды, небольшие круговые кусочки ДНК, которые размножаются независимо от хромосомной ДНК хозяина.

Для создания рекомбинантной ДНК, как ДНК донора, включая ген интереса, так и вектор разрезаются в определенных нуклеотидных последовательностях, называемых местами ограничения, с использованием ферментов ограничения. Лиза фермента ДНК уплотняет сахар-фосфатную основу, где соединяются ген интереса и плазмида.

Результатом является рекомбинантная молекула ДНК, состоящая из вектора со встроенным куском донорской ДНК, называемой вставкой. Ученый может затем ввести эту гибридную молекулу ДНК в организм-хозяина, как правило, бактерии или дрожжи, где она легко и быстро размножается. Это создает множество копий гена интереса, который необходим для научных исследований и других применений. Ген также может быть транскрибирован и переведен в желаемый белок, например, человеческий инсулин, с помощью клеточного механизма хозяина.

Создание рекомбинантной ДНК является несовершенным процессом, и часто возникают ошибки. Например, вектор может закрыться без вставки или вставка может быть неправильной (например, назад). Перед использованием рекомбинантной ДНК для дальнейших исследований, исследователи должны проверить на наличие ошибок. Нуклеотидное секвенирование может помочь определить бактерии колоний, которые несут плазмиды с правильной вставкой.

Ученые используют рекомбинантную ДНК для изучения генов и белков

Рекомбинантная технология ДНК особенно выгодна, когда ученый нуждается во многих копиях гена, представляющих интерес, или белкового продукта. Тем не менее, исследования ученого может потребовать дополнительного уровня сложности, такие как обнаружение или очистка желаемого белка. Для достижения этой цели исследователь может прикрепить тег или репортер –белки, используемые для идентификации генного продукта – к желаемому белку для создания гена синтеза или химерного гена.

Применение в медицине и сельском хозяйстве

Ученые впервые использовали рекомбинантную технологию ДНК для производства инсулина человека в бактериях, что привело к лечению диабета. С тех пор, что первоначальное открытие, исследователи создали другие рекомбинантные ДНК для терапевтического использования. Рекомбинантные бактерии делают гормон роста человека – белок, необходимый для нормального роста и развития– для лечения пациентов с дефицитом гормона роста. Рекомбинантные клетки млекопитающих, полученные от человека и хомяков, производят фактор VIII – белок, необходимый для нормальной свертываемости крови – для лечения пациентов с гемофилией. Очевидно, рекомбинантная технология ДНК является мощным инструментом для крупномасштабного производства необходимых белков.

Сельскохозяйственные достижения в области рекомбинантных технологий ДНК также влияют на благополучие человека. Например, фермеры кукурузы понесли значительный ущерб сельскохозяйственным культурам из-за вредителя европейского кукурузного борера. В ответ ученые выделили гены из почвенной бактерииBacillus thuringiensis (Bt) для создания генетически модифицированной, устойчивой к вредителям кукурузы. Bacillus thuringiensis естественным образом производит белки, которые токсичны для некоторых насекомых, но не для людей, растений или других животных. Внедрение устойчивых к вредителям bt кукурузы улучшило урожайность и уменьшило использование химических пестицидов. Такое сельскохозяйственное применение повышает качество и количество мирового продовольственного снабжения.


Литература для дополнительного чтения

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter