Hvordan brukes plasmider brukt i genetisk prosjektering

Plasmider er en type ekstrakromosomale, sirkulære DNA-molekyler som finnes i bakterier og flere typer eukaryoter. De er en type selvreplikative molekyler inne i en celle og er uavhengige av det genomiske DNA. Derfor kan de brukes som bærere av fremmede DNA-fragmenter i ulike typer celler i genteknologi. Molekylærbiologi teknikken involvert her er kloning. Geneteknologi skaper organismer med nye egenskaper. Disse nye organismer er kjent som genmodifiserte organismer (GMO). Denne artikkelen fokuserer på prosessen med genteknologi, som beskriver bruk av plasmider i opprettelsen av nye organismer gjennom å endre genomene.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er plasmider
      - Definisjon, funksjoner
2. Hvordan brukes plasmider brukt i genetisk prosjektering
     - Prosess av molekylær kloning

Nøkkelbetingelser: Kloning, DNA, genetisk prosjektering, genetisk modifiserte organismer (GMO), plasmider

Hva er plasmider

Plasmider er små sirkulære DNA-molekyler som hovedsakelig finnes i bakterier. De er ekstrakromosomale DNA-elementer, som er i stand til å replikere uavhengig av bakteriegenomet. Generene kodet i plasmider hjelper bakterier til å overleve under stressforhold. Flere til mange kopier av plasmider kan naturlig forekomme inne i en bakteriell celle. Plasmider kan brukes som vektorer som bærer utenlandske DNA-molekyler i både eukaryotiske og prokaryote celler. Funksjonene som hjelper plasmider for å bli brukt som vektorer, er beskrevet nedenfor.

Funksjoner av plasmider

1. Plasmider kan lett isoleres fra bakterielle celler.
2. De er selvreplikative celler inni.
3. De er sammensatt av unike restriksjonsseter for en eller flere restriksjonsenzymer.
4. Innsetting av et fremmed DNA-fragment kan ikke endre replikasjonsegenskapene til plasmider.
5. Plasmider kan sekvensielt transformeres til forskjellige typer celler, og transformantene kan velges basert på antibiotikaresistensegenskapene til de transformerte plasmidene.

Figur 1: Plasmider

Hvordan brukes plasmider brukt i genetisk prosjektering

Genetikk er modifikasjon av DNA for å produsere nye typer organismer ved å sette inn eller slette gener. Innføringen av gener kan gjøres ved hjelp av vektorer som plasmider. De viktigste trinnene innen genteknologi er gitt nedenfor.

1. PCR-amplifisering av mål-DNA-sekvensen
2. Fordøyelse av DNA-fragmenter og plasmider med det samme restriktionsenzym
3. Ligering av plasmider og de fremmede DNA-fragmentene, som produserer rekombinante DNA-molekyler.
4. Transformasjon av de rekombinante DNA-molekylene til en ønsket type celler.
5. Utvalg av transformerte celler.

De vanligste vektorer som brukes i kloning er isolert fra E coli. Hvert plasmid inneholder tre funksjonelle regioner: replikasjons-opprinnelse, et gen som er ansvarlig for antibiotikaresistensen, og restriksjonsgenkjenningssete for innsetting av et fremmed gen. Et bestemt restriksjonsenzym brukes til å kutte både plasmid og det fremmede DNA-fragment. Under restriksjonsfordøyelsen blir det sirkulære plasmidet lineært og under ligering kan det fremmede DNA-fragmentet settes inn i de to ender, noe som gjør plasmidet igjen sirkulært. Det rekombinante plasmidet transformeres til en mottakelig celle som kan være bakterier, gjær, plante eller dyrecelle. Produksjonen av et stort antall rekombinante DNA-molekyler inne i den mottakelige celle er kjent som kloning. De transformerte cellene kan identifiseres ved plasmidets antibiotikaresistens. Imidlertid kan transformanten inneholde det gjensidige plasmid eller det rekombinante plasmid. Begge typer plasmider viser resistens mot antibiotika. Derfor et annet gen som LacZ er nødvendig for å identifisere transformantene med rekombinante plasmider. Transformanter med de rekombinante plasmidene kalles GMO.

Den detaljerte prosessen med molekylær kloning er vist i figur 2.

Figur 2: Molekylær kloning

Konklusjon

Plasmider er sirkulære DNA-molekyler som naturlig forekommer i bakterier. De inneholder gener hovedsakelig for antibiotikaresistens. Plasmider brukes i genteknologi for å overføre fremmedlegemet til forskjellige typer celler. Det fremmede DNA-fragmentet settes inn i plasmidet og det rekombinante DNA-molekylet transformeres til mottakercellen. De transformerte cellene velges av antibiotikaresistensen til det anvendte plasmidet.  

Henvisning:

1. Lodish, Harvey. "DNA-kloning med plasmidvektorer." Molecular Cell Biology. 4. utgave., U.S. National Library of Medicine, 1. januar 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21498/.

Bilde Courtesy:

1. "Plasmid (engelsk)" Av bruker: Spaully på engelsk wikipedia - Eget arbeid (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia
2. "Figur 17 01 06" Av CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia