Úžasné bakterie

Bakterie jsou neuvěřitelně všestranné organismy, které mají jedinečnou schopnost přijímat cizí DNA a replikovat se ( nebo jej zkopírujte). To jim dává evoluční výhodu a pomáhá jim přežít změny v jejich prostředí. Například bakterie mohou získat DNA, která je činí odolnými vůči antibiotikům.

Bakteriální genom je obsažen v jediném kruhovém chromozomu. Tento genetický materiál volně plave v buňce, na rozdíl od eukaryotických organismů, kde je genetický materiál uzavřen v jaderné membráně.

Bakterie mohou někdy obsahovat menší kruhy DNA, nazývané plazmidy, které mají mnohem menší počet genů . Plazmidy lze vyměňovat mezi bakteriemi v procesu zvaném konjugace.

Použití plazmidů v laboratoři

Plazmidy lze použít jako vektory k přenosu cizí DNA do buňky. Jakmile jsou uvnitř buňky, plazmid je kopírován vlastním hostitelským buňkovým replikačním strojem.

V laboratoři jsou plazmidy speciálně navrženy tak, aby DNA, kterou obsahují, byla kopírována bakteriemi.

Plazmidové základy

Laboratorně navržené plazmidy obsahují malé množství genů, které pomáhají transformovat. Patří mezi ně:

• Počátek replikace. Toto je specifická sekvence nukleotidů, kde začíná replikace DNA.
• Mnohočetné klonovací místo. Tato stránka obsahuje rozpoznávací místa pro specifické restrikční enzymy. Tyto restrikční enzymy lze použít k „rozřezání“ plazmidu, aby bylo možné cizí DNA „vložit“ ligací.
• Gen rezistence. Tento gen kóduje protein, který bakterie potřebují, aby přežily v konkrétním růstovém médiu, například když je přítomno specifické antibiotikum.

Vkládání genů do plazmidů

Kousek DNA nebo gen zájem je snížen z původního zdroje DNA pomocí restrikčního enzymu a poté vložen do plazmidu ligací.

Plazmid obsahující cizí DNA je nyní připraven k vložení do bakterií. Tento proces se nazývá transformace.

Bakteriální transformace

Před transformací jsou bakterie ošetřeny chemickou látkou zvanou chlorid vápenatý, která způsobí, že voda vstupuje do buněk a způsobí jejich bobtnání. Tyto oteklé bakterie se pak nazývají kompetentní bakterie.

Dále se plazmidová DNA (obsahující cizí DNA) smísí s kompetentními bakteriemi a roztok se zahřeje. Plazmidová DNA vstupuje do bakterií malými póry vytvořenými v buněčných membránách. Jakmile je plazmidová DNA v hostitelské buňce, mnohokrát ji kopíruje vlastní bakteriální replikační mechanismus DNA.

Jak víte, zda to fungovalo?

Po transformaci se bakterie pěstují na jídlo bohaté na živiny zvané agar. Za přítomnosti antibiotika budou růst pouze bakterie obsahující plazmid s rezistencí na antibiotika.

Pokud se například bakterie pěstují na agaru obsahujícím antibiotikum ampicilin, přežijí pouze ty bakterie, které byly transformovány plazmidem obsahujícím gen rezistence na ampicilin.

Transformované bakterie lze poté pěstovat ve velkém množství. Požadovaná DNA nebo protein kódovaný DNA pak může být izolován a purifikován.

Kdy je použita transformace?

Je použita bakteriální transformace:

• Vytvářet více kopií DNA, nazývaných klonování DNA.
• Vytvářet velké množství specifických lidských proteinů, například lidského inzulínu, které lze použít k léčbě lidí s diabetem typu I.
• Geneticky modifikovat bakterii nebo jinou buňku.