DNA tái tổ hợp là các phân tử được hình thành bằng kỹ thuật tái tổ hợp di truyền trong phòng thí nghiệm để kết hợp vật chất di truyền từ nhiều nguồn. Có thể là do các phân tử DNA của tất cả các sinh vật có cấu trúc hóa học giống nhau và chỉ khác nhau về trình tự nucleotide bên trong nó.
Sáng tạo
Nhân bản phân tử là một quá trình trong phòng thí nghiệm được sử dụng để tạo ra DNA tái tổ hợp. Đây là một trong hai phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất, cùng với phản ứng chuỗi polymerase (PCR). Nó cho phép bạn kiểm soát sự sao chép của bất kỳ trình tự DNA cụ thể nào do người thử nghiệm chọn.
Có hai điểm khác biệt cơ bản giữa các phương pháp DNA tái tổ hợp. Một là nhân bản phân tử liên quan đến việc sao chép trong tế bào sống, trong khi PCR liên quan đến in vitro. Một điểm khác biệt nữa là phương pháp đầu tiên cho phép cắt và dán các chuỗi DNA, trong khi phương pháp thứ hai được cải tiến bằng cách sao chép thứ tự hiện có.
DNA Vector
Để có được DNA tái tổ hợp cần có vector nhân bản. Nó có nguồn gốc từ plasmid hoặc virus và là một phân đoạn tương đối nhỏ. Việc lựa chọn vector để nhân bản phân tử phụ thuộc vào sự lựa chọn của sinh vật chủ, kích thước của DNA được nhân bản và liệu các phân tử lạ có được biểu hiện hay không. Các phân đoạn có thể được kết hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như nhân bản enzym giới hạn / ligase hoặc lắp ráp Gibson.
Nhân bản
Trong các giao thức tiêu chuẩn, nhân bản bao gồm bảy bước.
- Chọn sinh vật ký chủ và vectơ nhân bản.
- Lấy vector DNA.
- Hình thành DNA nhân bản.
- Tạo DNA tái tổ hợp.
- Đưa nó vào cơ thể vật chủ.
- Lựa chọn các sinh vật có chứa nó.
- Lựa chọn các dòng vô tính với các đặc tính sinh học và chèn DNA mong muốn.
Sau khi được cấy ghép vào cơ thể vật chủ, các phân tử lạ có trong cấu trúc tái tổ hợp có thể được biểu hiện hoặc không. Sự biểu hiện đòi hỏi sự tái cấu trúc của gen để bao gồm các trình tự cần thiết cho quá trình sản xuất DNA. Nó đang được sử dụng bởi máy dịch của máy chủ.
Cách thức hoạt động
DNA tái tổ hợp hoạt động khi tế bào chủ biểu hiện một protein từ các gen tái tổ hợp. Sự biểu hiện phụ thuộc vào việc bao quanh gen bằng một tập hợp các tín hiệu cung cấp hướng dẫn cho quá trình phiên mã của nó. Chúng bao gồm chất khởi động, liên kết ribosome và chất kết thúc.
Vấn đề phát sinh nếu genchứa các intron hoặc các tín hiệu hoạt động như các đầu cuối đối với vật chủ vi khuẩn. Điều này dẫn đến việc chấm dứt sớm. Protein tái tổ hợp có thể được xử lý, gấp khúc hoặc phân hủy không đúng cách. Sản xuất của nó trong hệ thống sinh vật nhân chuẩn thường xảy ra ở nấm men và nấm sợi. Việc sử dụng lồng động vật rất khó khăn do cần có bề mặt hỗ trợ vững chắc cho nhiều người.
Thuộc tính của sinh vật
Các sinh vật chứa các phân tử DNA tái tổ hợp có kiểu hình bình thường. Sự xuất hiện, hành vi và sự trao đổi chất của chúng thường không thay đổi. Cách duy nhất để chứng minh sự hiện diện của trình tự tái tổ hợp là kiểm tra bản thân DNA bằng cách sử dụng thử nghiệm phản ứng chuỗi polymerase.
Trong một số trường hợp, DNA tái tổ hợp có thể có những tác hại. Điều này có thể xảy ra khi đoạn của nó có chứa promoter hoạt động nằm bên cạnh gen của tế bào chủ đã im lặng trước đó.
Sử dụng
Công nghệ DNA tái tổ hợp được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sinh học, y học và nghiên cứu. Protein và các sản phẩm khác của nó có thể được tìm thấy ở hầu hết các hiệu thuốc Tây, phòng khám thú y, văn phòng bác sĩ, phòng thí nghiệm y tế hoặc sinh học.
Ứng dụng phổ biến nhất là trong nghiên cứu cơ bản, nơi công nghệ là thiết yếu cho phần lớn công việc ngày nay trong khoa học sinh học và y sinh. DNA tái tổ hợp được sử dụng để xác định, lập bản đồ và trình tự gen cũng như xác định chúngchức năng. Đầu dò rDNA được sử dụng để phân tích sự biểu hiện gen trong các tế bào đơn lẻ và trong các mô của toàn bộ sinh vật. Protein tái tổ hợp được dùng làm thuốc thử trong các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Dưới đây là một số ví dụ cụ thể.
Chymosin tái tổ hợp
Được tìm thấy trong abomasum, chymosin là một loại enzym cần thiết để tạo ra pho mát. Đây là phụ gia thực phẩm biến đổi gen đầu tiên được sử dụng trong ngành công nghiệp. Enzyme tái tổ hợp được sản xuất bằng vi sinh có cấu trúc giống hệt với enzyme có nguồn gốc từ bê, rẻ hơn và được sản xuất với số lượng lớn hơn.
Insulin người tái tổ hợp
Insulin được thay thế hầu như có nguồn gốc từ động vật (ví dụ như lợn và gia súc) để điều trị bệnh tiểu đường phụ thuộc vào insulin. Insulin tái tổ hợp được tổng hợp bằng cách đưa gen insulin của người vào vi khuẩn thuộc giống Eterichia hoặc nấm men.
Hormone tăng trưởng
Chỉ định cho những bệnh nhân có tuyến yên không sản xuất đủ hormone tăng trưởng để hỗ trợ sự phát triển bình thường. Trước khi có sẵn hormone tăng trưởng tái tổ hợp, nó được lấy từ tuyến yên của tử thi. Thực hành không an toàn này đã khiến một số bệnh nhân phát triển bệnh Creutzfeldt-Jakob.
Yếu tố đông máu tái tổ hợp
Đây là một loại protein đông máu được sử dụng cho những bệnh nhân mắc bệnh ưa chảy máu có rối loạn chảy máu. Họ không thể sản xuấtyếu tố VIII với số lượng vừa đủ. Trước sự phát triển của yếu tố VIII tái tổ hợp, protein này được tạo ra bằng cách xử lý một lượng lớn máu người từ nhiều người hiến tặng. Điều này có nguy cơ lây truyền các bệnh truyền nhiễm rất cao.
Chẩn đoán nhiễm HIV
Mỗi phương pháp trong số ba phương pháp được sử dụng rộng rãi để chẩn đoán nhiễm HIV đều được phát triển bằng cách sử dụng DNA tái tổ hợp. Thử nghiệm kháng thể sử dụng protein của cô ấy. Nó phát hiện sự hiện diện của vật liệu di truyền HIV bằng cách sử dụng phản ứng chuỗi polymerase phiên mã ngược. Việc phát triển thử nghiệm có thể thực hiện được bằng cách nhân bản phân tử và giải trình tự các bộ gen HIV.
