الحمض النووي المؤتلف: التعريف والعملية
تقنية الحمض النووي معاد التركيب (DNAr) هي تقنية تستخدم في الهندسة الوراثية وتتكون من الإبداع في المختبر من جزيئات الحمض النووي الاصطناعية التي يتم فيها دمج المواد الجينية من الأنواع المختلفة. لهذا السبب ، تسمى الجزيئات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة الحمض النووي الخيمري أو الكيميرا.
تشكل هذه التقنية أساس التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية ولها تطبيقات متعددة تتراوح من الزراعة إلى الطب الحيوي. على سبيل المثال ، يسمح بدراسة التعبير عن جين معين ، والحصول على الأنواع نباتات تظهر مقاومة لبعض الآفات أو تحصل على الأنسولين البشري من المصادر الحيوانات.
في هذا الدرس من المعلم سوف نعرض لك ملف تعريف الحمض النووي المؤتلف ، وما هو الغرض منه والعملية الذي عقد. سنقوم بتحليل جميع المراحل حتى تعرف بشكل أفضل هذه التقنية الجينية. لقد بدأنا!
تتكون تقنية الحمض النووي المؤتلف من إدخال الجين المختار في ناقل. المتجه هو سلسلة صغيرة من الحمض النووي من السهل عزله ، مثل بلازميد (DNA دائري وخارج الصبغي نموذجي للبكتيريا والكائنات بدائية النواة الأخرى).
يتم إدخال الناقل الذي يحمل الجين المعني في خلية مضيفة حيث سيكون قادرًا على ذلك استنساخبشكل مستقل عن الحمض النووي الخلوي.
ما هو الحمض النووي المؤتلف؟
باستخدام آلية الخلية المضيفة ، سيتم التعبير عن الجين الذي أدخله الناقل مما يؤدي إلى تخليق البروتين المشفر بواسطة الجين المذكور. علاوة على ذلك ، عندما تتكاثر الخلية الحاملة ، ستحتوي الخلايا الناتجة أيضًا على الجين المذكور ، مما يؤدي إلى تكوين a خط خلوي جديد معدل وراثيا.
الصورة: بوابة البحث
مراحل الحصول على rDNA هي كما يلي:
1- عزل وتنقية الجين المعني
في هذه الخطوة الأولى ، الهدف هو عزل الجين المراد إعادة تجميعه (على سبيل المثال ، جين الأنسولين البشري أو عامل النمو ، إلخ.)
- الحصول على الحمض النووي الخلوي: لهذا ، من الضروري أن يقوم الحمض النووي بإطلاق الحمض النووي من الخلايا ، والذي يجب كسره بواسطة تحلل الخلية. عندما تنكسر الخلايا ، فإنها تطلق مادتها الوراثية (DNA) جنبًا إلى جنب مع جزيئات أخرى مثل البروتينات أو RNA ، وهذا هو السبب في أنه من الضروري عزل وتنقية الحمض النووي الخلوي.
- الحصول على الجين المعزول: بمجرد أن يتم تكثيف الحمض النووي الخلوي وتركيزه ، من الضروري قطع الحمض النووي باستخدام إنزيمات التقييد (إنزيمات محددة للغاية قادرة على كسر تسلسل الحمض النووي في نقاط معينة). يعمل عمل إنزيمات التقييد المناسبة على تحرير الجين الذي يمكن عزله عن طريق تقنيات الطرد المركزي أو اللوني.
2- تكوين الحمض النووي المؤتلف
الناقل هو المادة الجينية التي دمج الجين المعزول ونقله داخل الخلية المضيفة.
يكون الناقل عادة بلازميد (DNA دائري نموذجي لدائيات النوى) ، أو فيروس أو كروموسوم مخلوق اصطناعيًا ، والذي يجب أن يفي بالخصائص التالية:
- يجب أن تكون سهلة العزل وصغيرة الحجم.
- يجب أن يحتوي على تسلسلات تتعرف عليها عوامل إدخال الجين المطلوب.
- يجب أن تكون قادرة على دخول الخلية المضيفة لتتضاعف بداخلها بشكل مستقل عن الحمض النووي الخلوي.
- يجب أن تحتوي على علامة وراثية تسمح بتحديدها وعزلها بسهولة ، مثل الجين المقاوم للمضادات الحيوية.
ال مراحل هناك مرحلتان من هذه المرحلة الثانية من عملية الحمض النووي المؤتلف:
- قطع المتجه: باستخدام نفس إنزيمات التقييد المستخدمة للحصول على الجين المراد إدخاله ، يتم إجراء قطع في الحمض النووي المتجه ، مما يترك طرفي الحمض النووي خاليين.
- أدخل الجين: النهايات الحرة الناتجة عن عمل إنزيمات التقييد هي النقطة التي يتم فيها إدخال الجين المعزول سابقًا في المرحلة الأولى من عزل وتنقية الجين. يحدث الاتحاد بين الناقل والجين (الذي يتم إدخاله مرة واحدة في المتجه باسم الإدخال) ، عن طريق الفعل من إنزيم ligase الذي يحفز الرابطة التساهمية بين المتجه والإدخال مما يؤدي إلى جزيء الحمض النووي معاد التركيب.
3- إدخال الحمض النووي الريبي في الخلية المضيفة
يمكن القيام بهذه الخطوة عن طريق تقنيات مختلفة مثل التغيير عن طريق الفيزياء الكيميائية يعني نفاذية غشاء الخلية المضيفة للسماح بمرور rDNA ، حقن مكروي لـ rDNA باستخدام الماصة المجهرية ، إدخال الحمض النووي الريبي في الجسيمات الشحمية القادرة على الاندماج مع غشاء الخلية لتحرير محتوياتها في سيتوبلازم الخلية زائر.
يجب أن تكون الخلايا المضيفة خلايا تتكاثر بسرعة كبيرة ، إما باستخدام الخلايا البكتيرية أو خلايا الخميرة أو الخلايا السرطانية.
4- زراعة الخلايا المضيفة
بمجرد إدخال الحمض النووي الريبي في الخلايا المضيفة ، فإنها تصبح كذلك يتم تربيتها عن طريق حثهم على الانقسام للحصول على عدد كبير من الخلايا التي تحتوي على rDNA. تزرع الخلايا في أطباق بتري تسمح بعزل المستعمرات. التي نمت لاحقًا في وسط سائل ، وبالتالي الحصول على عدد كبير من الحيوانات المستنسخة (خلايا متطابقة وراثيًا ).
5- كشف واختيار الخلايا المحتوية على DNA المؤتلف
في هذه المرحلة الأخيرة هو على وشك تحديد الخلايا مع rDNA. لتحديد هذه الخلايا ، تُستخدم العلامات للكشف عن وجود الحمض النووي الريبي. هؤلاء يمكن أن تكون الواسمات الجينية متنوعة ، ومن الأمثلة على ذلك ثقافة الخلايا المضيفة في وجود أ مضاد حيوي. عندما يكون الجين المقاوم للمضادات الحيوية الموجود في المزرعة قد تم دمجه مسبقًا في الحمض النووي الريبي.