مهندسی ژنتیک: تفاوت میان نسخه‌ها

== مراحل مهندسی ژنتیک ==

 

ساخت DNA نوترکیب یکی از اصلی‌ترین مراحل مهندسی ژنتیک است.از این رو حتی به مهندسی ژنتیک، فناوری ساخت DNA نوترکیب نیز گفته می‌شود.

برای ساخت DNA نوترکیب به دو نوع آنزیم نیاز است.یکی برای بریدن ژن خارجی(ژن مورد نظر برای تکثیر یا محصول) و وکتور، به عنوان مثال پلازمید(DNA کوچک، حلقوی که در بعضی از باکتری‌ها وجود دارد) و قرار دادن ژن خارجی در وکتور و دومین آنزیم برای برقراری پیوند فسفو دی استر بین ژن خارجی و وکتور.

برای بریدن DNA از آنزیم‌های محدودکننده استفاده می‌شود. آنزیم‌های محدودکننده آنزیم‌هایی باکتریایی هستند. یعنی فقط ژن رمزکننده این آنزیم‌های پروتیینی در باکتری‌ها موجود می‌باشد و سلول‌های یوکاریوتی ژن رمزکننده این دسته از آنزیم‌ها را ندارند. آنزیم‌های محدودکننده توالی کوتاه و خاصی از DNA به نام جایگاه تشخیص آنزیم را شناسایی می‌کنند و آن‌ها را برش می دهند. بیشتر آنزیم‌هایی محدودکننده، توالی کوتاه و تک رشته‌ای را در دو انتهای DNA ای که برش میزنند ایجاد می‌کنند که به آن‌ها انتهای چسپنده می گویند. در مهندسی ژنتیک تنها از آنزیم‌هایی که انتهای چسبنده ایجاد می‌کنند استفاده می‌شود. انتهای چسبنده باعث می‌شود که پیوند هیدروژنی بین دو تک رشته DNA ایجاد شده توسط آنزیم محدودکننده(انتهای چسبنده) برقرار شود.بعد از برقرای پیوند هیدروژنی بین دو انتها، برای برقراری پیوند فسفو دی استر بین دو رشته DNA، از آنزیم پروتیینی لیگاز استفاده می‌شود. حال DNA نوترکیب آماده شده‌است.

 

بعد از ساخت DNA نوترکیب نوبت به کلون کردن می‌رسد.

هر گاه از یک ژن، نسخه‌های یکسان متعدد ساخته شود، ژن کلون شده‌است. برای فهم بیشتر، به مهندسی ژنتیک در باکتری می پردازیم.برای کلون کردن ژن، ابتدا DNA نوترکیب را در مجاورت باکتری قرار میدهیم. بعضی از باکتری‌ها توانایی جذب DNA نوترکیب را دارند و آن را جذب می‌کنند. DNA‌های نوترکیب جذب شده، دستگاه همانندسازی باکتری را در اختیار گرفته و مستقل از همانندسازی باکتری، همانندسازی می‌کند (یکی از ویژگی‌های پلازمید باکتری، همانندسازی مستقل از سلول اصلی است). چون ژن خارجی در DNA نوترکیب قرار دارد، با هر بار همانندسازی DNA نوترکیب(ژن خارجی به علاوه پلازمید)، به تعداد ژن خارجی افزوده می‌شود.

 

در این مرحله باید باکتری‌هایی که DNA نوترکیب را جذب کرده‌اند از باکتری‌هایی که آن را جذب نکرده‌اند تمیز داده شوند. برای تمیز دادن از آنتی بیوتیک‌ها استفاده می‌شود. نکته قابل ذکر دیگر در مورد پلازمیدها این است که حاوی ژن‌هایی می‌باشند که با DNA اصلی باکتری متفاوت است. یکی از این ژن ها، ژن مقاومت به آنتی بیوتیک است. یعنی باکتری‌هایی که این ژن را دارند، توانایی مقاومت در برابر آنتی بیوتیک را با ساخت پروتیین(رونویسی از ژن و تولید mRNA و سپس ترجمه) دارا می‌باشند. به عنوان مثال برای غربال کردن می‌توان از آنتی بیوتیک تترا سایکلین استفاده کرد. تترا سایکلین به محیط کشت اظافه می‌شود و باکتری‌هایی که DNA نوترکیب را جذب کرده‌اند سالم می مانند و آن‌های که آن را جذب نکرده‌اند از بین می روند.(در همه پلازمیدها ژن مقاومت به تترا سایکلین وجود ندارد. ممکن است ژن مقاومت در برابر آنتی بیوتیک دیگری وجود داشته باشد)

 

حال نوبت به آن رسیده تا ژن خارجی از DNA نوترکیب جدا شود. برای جداسازی باید از همان آنزیم محدودکننده‌ای استفاده کرد که در مرحله ساخت DNA نوترکیب استفاده شد، زیرا جایگاه تشخیص آنزیم تغییر نکرده و همان جایگاه است.

حال در ظرف آزمایش، دو نوع DNA مختلف وجود دارد؛ یکی ژن خارجی و دیگری پلازمید. برای جداسازی این دو از یکدیگر از دستگاه الکتروفورس(الکتروفورز) در ژل استفاده می‌شود. اساس جداسازی DNA در این دستگاه، بر اساس بار الکتریکی است (DNA دارای بار الکتریکی منفی است). ژل ورقه‌ای مستطتیلی شکل و دارای سوراخ‌های ریز بسیار است. در یک سمت دستگاه الکتروفورس تعدادی چاهک وجود دارد. مخلوط حاوی پلازمید و ژن خارجی درون این چاهک‌ها ریخته می‌شود. حال جریان الکتریکی در این دستگاه بر قرار می‌شود.چاهک‌ها در نزدیکی قطب منفی قرار دارند تا بتواند باعث دفع DNA‌ها (که دارای بار منفی است) شود و DNA‌ها به سمت قطب مثبت حرکت کند. ژن‌های خارجی اندازه‌ای به مراتب کوچک‌تر نسبت به پلازمیدها دارند و از سوراخ‌های ریز موجود در ژل به سمت قطب مثبت حرکت می‌کنند و پلازمیدها که اندازه‌ای بزرگ تر دارد توانایی حرکت از این سوراخ‌های ریز را ندارند و در همان سمت می مانند.

بی‌شک انجام این پژوهش‌ها، که در آینده‌ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان‌های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی‌بود.

 

از دیگر موضوعات بسیار مهم روز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علوم پزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحث کلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساخته می‌شود.

 

{{داده‌های کتابخانه‌ای}}

{{فناوری‌های نوپدید}}

[[رده:مهندسی ژنتیک]]

[[رده:زیست‌شناسی مولکولی]]