Csodálatos baktériumok

A baktériumok hihetetlenül sokoldalú organizmusok, amelyek egyedülállóan képesek befogadni az idegen DNS-t és szaporodni ( vagy másolja) azt. Ez evolúciós előnyt ad nekik, és segít túlélni a környezetükben bekövetkezett változásokat. Például a baktériumok megszerezhetnek olyan DNS-t, amely ellenállóvá teszi őket az antibiotikumokkal szemben.

A baktériumok genomja egyetlen, kör alakú kromoszómában található. Ez a genetikai anyag szabadon lebeg a sejtben, ellentétben az eukarióta organizmusokkal, ahol a genetikai anyag magmembránba van zárva.

A baktériumok néha tartalmazhatnak kisebb DNS-köröket, úgynevezett plazmidokat, amelyek sokkal kisebb génszámmal rendelkeznek . A plazmidokat felcserélhetjük a baktériumok között a konjugációnak nevezett folyamatban.

A plazmidok használata a laboratóriumban

A plazmidok vektorként használhatók az idegen DNS sejtbe juttatására. A sejtbe jutva a plazmidot a gazdasejt saját DNS-replikációs gépe másolja.

A laboratóriumban a plazmidokat kifejezetten úgy tervezték, hogy a bennük lévő DNS-t a baktériumok lemásolják.

A plazmid esszenciák

A laboratórium által tervezett plazmidok kis számú gént tartalmaznak, amelyek elősegítik az átalakulást. Ezek a következők:

• A replikáció origója. Ez az a nukleotid-szekvencia, ahol a DNS-replikáció megkezdődik.
• Többszörös klónozási hely. Ez a webhely specifikus restrikciós enzimek felismerési helyeit tartalmazza. Ezekkel a restrikciós enzimekkel fel lehet használni a plazmid „kivágását”, így az idegen DNS ligálással „beilleszthető”.
• Rezisztencia gén. Ez a gén egy olyan fehérjét kódol, amelyre a baktériumoknak szüksége van, hogy túlélhessenek egy adott tenyészközegben, például ha egy adott antibiotikum van jelen.

Gének beillesztése plazmidokba

A DNS vagy a Az érdeklődést restrikciós enzim segítségével kivágjuk az eredeti DNS-forrásból, majd ligálással illesztjük be a plazmidba.

Az idegen DNS-t tartalmazó plazmid készen áll a baktériumokba történő beillesztésre. Ezt a folyamatot transzformációnak nevezzük.

Baktériumok átalakulása

Az átalakulás előtt a baktériumokat kalcium-klorid nevű vegyi anyaggal kezeljük, amely a víz bejutását eredményezi a sejtekbe és megduzzasztja őket. Ezeket a duzzadt baktériumokat ezután kompetens baktériumoknak nevezik. Ezután a plazmid DNS-t (amely tartalmazza az idegen DNS-t) összekeverjük az illetékes baktériumokkal, és az oldatot melegítjük. A plazmid DNS a sejtmembránokban kialakult kis pórusokon keresztül jut be a baktériumokba. A gazdasejtbe kerülve a plazmid DNS-t sokszor lemásolja a baktérium saját DNS-replikációs gépe.

Honnan tudja, hogy működött-e?

Transzformáció után baktériumokat növesztenek tápanyagban gazdag étel, az úgynevezett agar. Csak antibiotikum-rezisztens plazmidot tartalmazó baktériumok fognak növekedni antibiotikum jelenlétében.

Például, ha a baktériumokat ampicillin antibiotikumot tartalmazó agaron tenyésztik, csak azok a baktériumok maradnak életben, amelyek ampicillin rezisztencia gént tartalmazó plazmiddal transzformálódtak.

Ezután a transzformált baktériumokat nagy mennyiségben lehet növeszteni. A kérdéses DNS-t vagy a DNS által kódolt fehérjét ezután el lehet különíteni és megtisztítani.

Mikor alkalmazzák a transzformációt?

Bakteriális transzformációt alkalmaznak:

• Többszörös DNS-másolat készítése, az úgynevezett DNS-klónozás.
• Nagy mennyiségű specifikus emberi fehérje, például humán inzulin előállítása, amely felhasználható I. típusú cukorbetegségben szenvedők kezelésére.
• Baktérium vagy más sejt genetikai módosítása.