תוֹכֶן
גנים הם רצפי DNA הניתנים לפירוק לקטעים פונקציונליים. הם מייצרים גם מוצר פעיל ביולוגית, כמו חלבון מבני, אנזים או חומצה גרענית. על ידי שילוב של חלקים מגנים קיימים בתהליך שנקרא שיבוט מולקולרי, מדענים מפתחים גנים בעלי תכונות חדשות. מדענים מבצעים כריתת גנים במעבדה ומחדירים את ה- DNA לצמחים, לבעלי חיים או לקווי תאים.
מדוע גנים אחוי?
אף כי באחד הלילות אומרים כי זהיר להשאיר את הטבע בשקט, שחבור גנים מציע יתרונות רבים לחברה. המדענים הם ללא ספק המשתמשים הנפוצים ביותר שלהם, ובוחנים את תפקוד הגנים ומוצרי הגנים. הם מוסיפים גנים חדשים לאורגניזמים כדי להפוך את צמחי היבול לחולים עמידים למחלות או מזינים יותר.
טיפול בגנים, נושא פעיל במחקר, מספק דרך חדשה ומותאמת אישית להילחם במחלות גנטיות. גישה זו שימושית במיוחד כאשר אין תרופות המולקולות קטנות. מדענים משתמשים גם בשחבור גנים כדי לייצר תרופות מבוססות חלבון המשפרות את הטיפול הרפואי.
תהליך שחבור גנים
גן מפוצל על ידי הרכבת קטעי גנים שונים ורצפי DNA למוצר הנקרא כימרה.מדענים מצטרפים לקטעים אלה בחתיכת DNA עגולה המכונה פלסמיד.
מדענים משתמשים בתהליך מורכב בכדי לשבט גנים מ- DNA של אורגניזמים. עם זאת, בעשורים של מחקר מדעי, מרבית הגנים כבר קיימים בפלסמיד המאוחסן במעבדה איפשהו. מקטעי הגנים נחתכים מה- DNA המקורי ומצטרפים ליצירת גן חדש. לאחר מכן, חוקרים בודקים את הרצף החדש כדי לוודא שמיקומו וכיוונו במולקולת ה- DNA נכונים.
אזורי קידוד
אזור הקידוד של הגן מגדיר את המוצר המיוצר על ידי התא; זה כמעט תמיד חלבון. ניתן לשנות את האזור קידוד הגן באמצעות מוטציות טבעיות או מלאכותיות. שינויים אלה בתאי DNA משנים את תפקוד התא. מדענים יכולים להוסיף רצף תגים כדי לעקוב ולחקר מוצרים של גנים באורגניזם. שחבור גנים יוצר גם רצפי גנים חדשים ליצירת חלבונים עם פונקציות מרובות או חדשות לחלוטין.
אזורים שאינם מקודדים
לא כל חלקי הגנים שולטים בייצור של מוצר קצה. אזורים שאינם מקודדים חשובים באותה מידה בקביעת תפקוד הגנים.
רצפי מקדם שולטים בדרכי ביטוי הגנים בתא. רצפים אלו קובעים אם גן מתבטא תמיד, מעבד התא שמייצר חומר מזין מסוים או שמא תא נמצא תחת לחץ. המקדם גם שולט באילו תאים גן מתבטא. לדוגמא, מקדם חיידקים לא יעבוד אם הוא מועבר לתא צמח או חיה.
רצפי משפר קובעים אם התא מייצר יחידות רבות או רק מעטות מהתוצר הסופי של הגנים. רצפים אחרים קובעים כמה זמן וכמה מוצרים מתעכבים בתא והאם התא מפריש מוצרי קצה.