دی‌ان‌ای نوترکیب

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

دی ان ای نوترکیب[ویرایش]

مولکول های دی ان ای نوترکیب(به انگلیسی Recombinant DNA, rDNA) توسط روش های نوترکیبی ژنتیک ( همچون همسانه سازی مولکولی) با در کنارهم قرار دادن مواد ژنتیکی منابع مختلف در آزمایشگاه ساخته می شوند. توالی این مولکول در حالت طبیعی در ژنوم وجود ندارد. از آنجایی که ساختار شیمیایی مولکول های DNA در همه موجودات یکسان است، ایجاد یک DNAی نوترکیب ممکن می شود. موجودات مختلف بازهای آلی یکسانی دارند اما در توالی های نوکلئوتیدیشان با یکدیگر متفاوتند که همان باعث ایجاد تفاوت در بین آنها می شود. DNAی نوترکیب به طور کلی به قطعه ای از مولکول DNA گفته می شود که از ترکیب حداقل ۲ توالی بدست آمده باشد. گاهی به مولکول DNAی نوترکیب DNAی کایمرا(Chimeric DNA) هم گفته می شود. چرا که ممکن است توالی ها از گونه های مختلفی مشتق شده باشند.

در تکنولوژی DNAی نوترکیب از توالی های پالیندرومی استفاده می شود و قطعاتی با انتهای صاف یا چسبنده بدست می آید. قطعاتی که برای ساخت یک DNAی نوترکیب استفاده می شود ممکن است از هر گونه ای گرفته شده باشند. برای مثال DNAی یک گیاه ممکن است به DNAی باکتری متصل شود. یا DNAی انسان ممکن است به قطعه ای از DNAی قارچ اتصال پیدا کند. همچنین ممکن است قطعه ای از DNA با توالی خاص که در طبیعت یافت نمی شود، به صورت شیمیایی در آزمایشگاه ساخته شود و در تولید یک مولکول نوترکیب به کار گرفته شود. به پروتئین هایی که حاصل بیان DNAی نوترکیب در داخل سلول های زنده هستند، پروتئین های نوترکیب اطلاق می شود. زمانی که DNAی کدکننده یک پروتئین وارد سلول میزبان می شود، الزاما پروتئین نوترکیب تولید نمی گردد[۱]. بیان یک پروتئین خارجی نیازمند استفاده از وکتورهای بیانی ویژه است. همچنین بازسازی ساختار توسط توالی های کدکننده خارجی نیز ضروری می باشد.

ایجاد DNAی نوترکیب[ویرایش]

همسانه سازی مولکولی (Molecular cloning )، یک فرایند آزمایشگاهی است که طی آن DNAی نوترکیب ساخته می شود[۲] [۳][۴][۵] این تکنیک به همراه تکنیک PCR به طور مستقیم برای کپی کردن قسمتی از توالی DNAی مورد نظر استفاده می شود. 2 تفاوت بنیادی بین این روش ها وجود دارد. در همسانه سازی مولکولی تکثیر DNA در داخل سلول زنده اتفاق می افتد در حالی که در PCR، تکثیر DNA در داخل لوله آزمایش انجام می شود. تفاوت دیگر این است که در همسانه سازی قطعه مورد نظر از جایی بریده شده و به جای دیگری متصل می شود در حالی که در PCR از روی یک توالی خاص کپی تهیه شده و تکثیر می شود.

برای ساخت DNAی نوترکیب به وکتور همسانه سازی (cloning vector) نیاز است. وکتور همسانه سازی، یک مولکول DNA است که قادر به رونویسی در داخل سلول زنده است. وکتورها عموما پلاسمیدی یا ویروسی هستند و دارای قطعاتی از DNA هستند که سیگنال های ژنتیکی ضروری همچون عناصر اضافی برای جایگذاری DNAهای خارجی، شناسای سلول های دارای DNAی نوترکیب و در صورت لزوم بیان DNAی خارجی را برای رونویسی دارد. انتخاب وکتور در همسانه سازی مولکولی به میزبان، اندازه DNAای که می خواهیم همسانه سازی کنیم و چگونگی بیان DNAی خارجی بستگی دارد[۶].

در پروتوکل های استاندارد همسانه سازی، همسانه سازی هر قطعه ی DNA نیازمند ۷ مرحله است:

  1. انتخاب میزبان(موجود زنده اعم از سلول پروکاریوتی یا یوکاریوتی) و وکتور همسانه سازی
  2. آماده سازی وکتور
  3. آماده سازی قطعه ای که می خواهیم کلون کنیم
  4. ایجاد DNAی نوترکیب
  5. وارد کردن DNAی نوترکیب به داخل میزبان
  6. انتخاب سلول هایی که DNAی نوترکیب را دریافت کرده اند و
  7. انتخاب سلول ها(میزبان ها)یی که قطعه DNAی مورد نظر(DNA inserts) را دریافت کرده اند و واجد ویژگی های بیولوژی مد نظر هستند[۷].

ویژگی های جانداری که DNAی نوترکیب را دریافت است[ویرایش]

در اغلب موارد، جاندارانی که DNAی نوترکیب را دریافت کرده اند از نظر شکل ظاهری نرمال به نظر می رسند. به این معنا که ظاهر، رفتار و متابولیسم شان تغییری نکرده است و تنها راه تشخیص وجود توالی DNAی نوترکیب، انجام آزمایش بر روی خود مولکول DNA است. این کار عمدتا با استفاده از واکنش زنجیره ای پلیمراز(PCR) انجام می شود.

موارد استفاده[ویرایش]

تکنیک DNAی نوترکیب به طور گسترده در زیست فناوری، پزشکی و کارهای تحقیقاتی مورد استفاده قرار می گیرد. امروزه پروتئین های نوترکیب و سایر محصولاتی که حاصل تکنولوژی DNA هستند در هر داروخانه، مطب دکتر یا دامپزشک یا آزمایشگاه تحقیقات بیولوژی یافت می شود.

بیشترین موارد استفاده از DNAی نوترکیب در تحقیقات بنیادین است. چرا که این تکنولوژی در بیشتر فعالیت های جاری علوم بیولوژی و پزشکی اهمیت دارد[۸].

این تکنیک همچنین در حوزه صنعت، تولید مواد غذایی، داروهای انسان و دام، کشاورزی، مهندسی زیست شناسی نیز کاربردهای فراوانی پیدا کرده است. تولید کیموزین نوترکیب، تولید انسولین نوترکیب، تولید هورمون رشد، فاکتور انعقاد خون (factor VIII )، واکسن هپاتیت B، برنج طلایی(Golden rice)، محصولات مقاوم به علفکش ها و حشرات و ... این قبیلند.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. 1- Rosano, Germán L.; Ceccarelli, Eduardo A. (2014-04-17). "Recombinant protein expression in Escherichia coli: advances and challenges". Frontiers in Microbiology. 5. ISSN 1664-302X. PMC 4029002  . PMID 24860555. doi:10.3389/fmicb.2014.00172.
  2. 5- Watson, James D. (2007). Recombinant DNA: Genes and Genomes: A Short Course. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-2866-4.
  3. 4- Berg, Jeremy Mark; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert (2010). Biochemistry, 7th ed. (Biochemistry (Berg)). W.H. Freeman & Company. ISBN 1-4292-2936-5. Fifth edition available online through the NCBI Bookshelf: link
  4. 3- Peter Walter; Alberts, Bruce; Johnson, Alexander S.; Lewis, Julian; Raff, Martin C.; Roberts, Keith (2008). Molecular Biology of the Cell (5th edition, Extended version). New York: Garland Science. ISBN 0-8153-4111-3.. Fourth edition is available online through the NCBI Bookshelf: link
  5. 2- Campbell, Neil A. & Reece, Jane B.. (2002). Biology (6th ed.). San Francisco: Addison Wesley. pp. 375–401. ISBN 0-201-75054-6.
  6. 6- Brown, Terry (2006). Gene Cloning and DNA Analysis: an Introduction. Cambridge, MA: Blackwell Pub. ISBN 1-4051-1121-6.
  7. Watson, James D. (2007). Recombinant DNA: Genes and Genomes: A Short Course. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-2866-4.
  8. 6- Brown, Terry (2006). Gene Cloning and DNA Analysis: an Introduction. Cambridge, MA: Blackwell Pub. ISBN 1-4051-1121-6