תוֹכֶן
מהו DNA רקומביננטי?
DNA רקומביננטי הוא רצף DNA שנוצר באופן מלאכותי במעבדה. ה- DNA הוא התאים בתבנית שמשמשים לייצור החלבונים המרכיבים אורגניזמים חיים, וסידור בסיסי החנקן לאורך גדיל של DNA קובע אילו חלבונים נוצרים. על ידי בידוד נתחי DNA ושילובם מחדש עם רצפים אחרים, החוקרים מסוגלים לשבט DNA בתוך חיידקים או תאים מארחים אחרים ולייצר חלבונים מועילים, כמו אינסולין. השיבוט מאפשר מחקר קל בהרבה על רצפי DNA מסוימים, מכיוון שהוא מייצר כמות גדולה של DNA שאפשר לשנות ולנתח.
שיטות לבניית DNA רקומביננטי
טרנספורמציה היא תהליך שבאמצעותו מוחדר קטע של DNA לפלסמיד - מעגל DNA שכפול עצמי משכפל. ה- DNA נחתך באמצעות אנזימי הגבלה. אנזימים אלו מיוצרים בתאי חיידקים כמנגנון הגנה, והם מכוונים לאתרים מסוימים על מולקולת DNA וקוצצים אותה זה מזה. אנזימי הגבלה שימושיים במיוחד מכיוון שהם יוצרים "קצוות דביקים" על מקטעי ה- DNA. כמו סקוטש, קצוות דביקים אלה מאפשרים ל- DNA להצטרף בקלות לקטעים משלימים.
הגן המעניין והפלסמידים חשופים שניהם לאנזים הגבלה זהה. זה יוצר מולקולות רבות ושונות. חלקם הם פלסמידים המכילים את הגן המעניין, חלקם הם פלסמידים המכילים גנים אחרים, חלקם שני פלסמידים יחד. לאחר מכן מוחדרים הפלסמידים לתאי חיידקים, שם הם משכפלים, ומולקולת ה- DNA הרומביננטי המבוקשת מזוהה באמצעות סוגים שונים של ניתוח. לדוגמה, אם הפלזמה נפרדת לגנים מסוימים, מדענים יכולים לחפש תאים שלא מצליחים לבטא את הגן ובכך לזהות רקומבינציה מוצלחת.
טרנספורמציה לא חיידקית היא למעשה אותו תהליך אך משתמשת בתאים לא חיידקיים כמארחים. ניתן להזריק DNA ישירות לגרעין התא המארח. החוקרים עשויים גם לרתע תא עם חלקיקי מתכת מיקרוסקופיים אשר היו מצופים ב- DNA.
Transfection דומה מאוד לשינוי, אך משתמשים בפאגים במקום פלסמידים. פאג הוא נגיף המדביק חיידקים. שני הפאגים והפלסמידים הם אידיאליים לתהליך זה מכיוון שהם ישתפלו במהירות בתא חיידקי.
שיבוט ושימוש ברצפי DNA רקומביננטיים
לאחר שהחוקרים זיהו את התאים החיידקיים המסוימים המכילים את הרצף הרקומביננטי, הם יכולים לגדל תאים אלה בתרבית ולייצר כמויות גדולות של הגן. קשה לגרום לתאים חיידקיים להפיק למעשה חלבון מתא מארח אנושי או בעל חיים, אך ישנן דרכים לשינוי ביטוי גנים להקל על ייצור כזה. אם משתמשים בתאים גרעיניים כתאי המארח (כמו בטרנספורמציה לא בקטריאלית), לתאים יהיו פחות בעיות לבטא את הגן הרומביננטי.
ברגע שגנים משובטים במספרים גדולים, ניתן לאחסן אותם אז בספריות DNA, לרצף ולחקר אותם. טכנולוגיית ה- DNA רקומביננטי אפשרה תגליות חשובות רבות בתחום הרפואה המשפטית, חקר מחלות גנטיות, חקלאות ותרופות.