Hvorfor brukes bakterier i rekombinant DNA-teknologi

Rekombinant DNA-teknologi er en metode for å bli med DNA av to arter og sette den inn i en vertsorganisme for å produsere nye genetiske kombinasjoner. Laboratorieprosessen som brukes til å produsere rekombinant DNA, er molekylær kloning. PCR replikerer det ønskede DNA-fragmentet som settes inn i et plasmid. Det rekombinerte plasmidet transformeres til en vertsorganisme for å produsere et stort antall kopier av det rekombinerte plasmidet. Bakterier er vertsorganismen som brukes i rekombinant DNA-teknologi, og det er flere grunner til bruken av dem som verten.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er rekombinant DNA-teknologi
- Definisjon, trinn av prosessen
2. Hvorfor brukes bakterier i rekombinant DNA-teknologi
- Årsaker til bruken av bakterier som vertsorganisme

Nøkkelbetingelser: Bakterier, Molekylær kloning, Vekstrate, Rekombinant DNA-teknologi, PCR, Plasmider, Utvalg

Hva er rekombinant DNA-teknologi

Rekombinant DNA-teknologi er en molekylærbiologiteknikk som brukes til å produsere rekombinante DNA-molekyler som bærer den ønskede karakteristikken til en bestemt organisme. Molekylær kloning er laboratorieteknikken som brukes til å produsere et stort kopiantal rekombinant DNA kombinert med PCR. Prosessen med molekylær kloning består av syv trinn som beskrevet nedenfor.

Valg av vertsorganisme og kloningsvektor - Vertsorganismen er hovedsakelig bakterier. Valget av kloningsvektor avhenger av valget av vertsorganismen, størrelsen på det fremmede DNA-fragmentet og ekspressjonsnivået.
Fremstilling av vektor DNA - Kloningsvektoren fordøyes med restriksjonsenzymer for å lage kompatible ender med det fremmede DNA-fragment.
Fremstilling av DNA som skal klones - Det ønskede DNA-fragment som skal klones kan amplifiseres ved PCR og fordøyes med restriksjonsenzymer for å generere kompatible ender med kloningsvektoren.
Opprettelse av rekombinant DNA - Den fordøyede kloningsvektoren og PCR-fragmentet ligeres ved behandling med DNA-ligase.
Innføring av rekombinant DNA i vertsorganismen - De rekombinerte DNA-molekylene transformeres til bakterier for å oppnå et stort antall kopier.
Utvalg av transformerte organismer - en selekterbar markør som antibiotikaresistens kan brukes til å velge de transformerte bakteriene i en kultur.
Screening for kloner med ønsket DNA - Det blå-hvite screeningssystemet, PCR, restriksjonsfragmentanalyse, nukleinsyrehybridisering, DNA-sekvensering og antistoffprober kan brukes til å skjerme klonene med ønsket DNA-fragment.

Trinnene til rekombinant DNA-teknologi er vist i Figur 1.

Figur 1: Rekombinant DNA-teknologi

Hvorfor brukes bakterier i rekombinant DNA-teknologi

Bakterier blir "fabrikker" som produserer et stort antall kopier av det rekombinante DNA. Det er flere grunner til bruken av bakterier som vert i rekombinant DNA-teknologi. De er;

Bakterieceller er enkle å vokse, vedlikeholde og manipulere i et laboratorium. Vekstkravene er enkle i bakterier og kan leveres i en petriskål. Vækstbetingelsene kan lett leveres i en inkubator. De kan også tolerere fremmed DNA inne i cellen.

De multipliserer raskt. Siden bakterier er små organismer, vokser de raskt enn komplekse celletyper. Deres cellefordeling er høy.

De ekstrakromosomale elementene av bakterier kjent som plasmider kan manipuleres og kan brukes som bærere av rekombinant DNA i celler. Plasmider kan isoleres fra bakterier for å sette inn fremmed DNA og deretter transformeres tilbake til bakterier.

De klonede, rekombinante plasmidene kan lett isoleres fra bakterier. Plasmid-DNA kan isoleres ved enkle laboratorieprosesser gjennom bakteriell cellelyse.

Bruken av bakterier i rekombinant DNA-teknologi er vist i figur 2.

Figur 2: Bruk av bakterier i rekombinant DNA-teknologi

E coli er den mye brukte typen bakterier på grunn av flere grunner:

E coli genom er godt undersøkt og er relativt enkelt. Den bærer bare 4 400 gener. Videre forblir det haploid gjennom hele levetiden. Derfor er proteinsteknikk lett med E coli som et enkelt genkopi er det å bli maskert av stedrettet mutagenese.
Vekstraten på E. coli er høy. Den replikeres raskt innen 20 minutter. Derfor er det lett å oppnå logfasen (midtveis til maksimal tetthet).
Mange E coli Stammer er trygge å håndtere med rimelig hygiene.
Fremstillingen av kompetente celler (cellene som er i stand til opptak av fremmed DNA) og transformasjon av rekombinante molekyler er enkle med E coli.

Konklusjon

Rekombinant DNA-teknologi brukes til å introdusere ønskede egenskaper til organismer. Bakterier brukes som modeller i rekombinant DNA-teknologi på grunn av mange årsaker som lett vekst og manipulering, rask cellefordeling, enkelhet, evne til å velge og vise transformanter.

Henvisning:

1.Griffiths, Anthony JF. "Gjør rekombinant DNA." En introduksjon til genetisk analyse. 7. utgave., U.S. National Library of Medicine, 1. januar 1970, Tilgjengelig her.
2.Phillips, Theresa. "Topp 6 grunner E. coli brukes til genkloning." Balansen, tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "OSC Microbio 12 01 MolCloning" Av CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Gene kloning" Av Kelvinsong - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

Vitenskap