Rekombinant DNA är en DNA-sekvens som konstgjort har skapats i laboratoriet. DNA är mallcellerna som används för att producera proteiner som utgör levande organismer, och arrangemanget av kvävebaser längs en DNA-sträng bestämmer vilka proteiner som bildas. Genom att isolera bitar av DNA och rekombinera dem med andra sekvenser kan forskare klona DNA inom bakterier eller andra värdceller och producera användbara proteiner, såsom insulin. Kloning möjliggör mycket enklare studier av specifika DNA-sekvenser, eftersom det producerar en stor mängd DNA som sedan kan modifieras och analyseras.
Metoder för att konstruera rekombinant DNA
Transformation är en process genom vilken ett segment av DNA införs i en plasmid - en liten självreplikerande cirkel av DNA. DNA: t skärs med användning av restriktionsenzymer. Dessa enzymer produceras i bakteriella celler som en defensiv mekanism, och de riktar specifika ställen på en DNA-molekyl och hugger den från varandra. Restriktionsenzymer är särskilt användbara eftersom de skapar "klibbiga ändar" på segmenten av DNA. Liksom kardborreband tillåter dessa klibbiga ändar att DNA: n förenas lätt med komplementära segment.
Intressantgenen och plasmiderna exponeras båda för samma restriktionsenzym. Detta skapar många olika molekyler. Vissa är plasmider som innehåller genen av intresse, vissa är plasmider som innehåller andra gener, vissa är två plasmider tillsammans. Plasmiderna återintroduceras sedan till bakterieceller, där de replikerar, och den eftersökta rekombinanta DNA-molekylen identifieras genom olika typer av analys. Om exempelvis plasmiden är skivad i en viss gen kan forskare leta efter celler som inte uttrycker den genen och därigenom identifiera framgångsrik rekombination.
Icke-bakteriell transformation är i huvudsak samma process men använder icke-bakteriell celler som värdar. DNA kan injiceras direkt i en värdcells kärna. Forskare kan också spärra en cell med mikroskopiska metallpartiklar som har belagts med DNA.
Transfektion är mycket lik transformation, men fager används istället för plasmider. En fag är ett virus som infekterar bakterier. Både fager och plasmider är ideala för denna process eftersom de kommer att replikera snabbt inom en bakteriecell.
Kloning och användning av rekombinanta DNA-sekvenser
När forskare har identifierat de särskilda bakteriecellerna som innehåller rekombinant sekvens, de kan odla de cellerna i en kultur och generera stora mängder genen. Det är svårt att få bakterieceller att faktiskt generera ett protein från en människa eller djur värdcell, men det finns sätt att tweaking genuttryck för att göra sådan produktion enklare. Om kärnade celler används som värdceller (som vid icke-bakteriell transformation) kommer cellerna att ha färre problem som uttrycker den rekombinanta genen.
När gener har klonats i stort antal kan de sedan lagras i DNA-bibliotek, sekvenseras och studeras. Rekombinant DNA-teknik har möjliggjort många viktiga upptäckter i rättsmedicin, studier av genetiska sjukdomar, jordbruk och läkemedel.
