As bactérias são comumente usadas como células hospedeiras para fazer cópias de DNA no laboratório porque são fáceis de crescer em grandes números. Sua maquinaria celular realiza naturalmente a replicação do DNA e a síntese de proteínas.
Bactérias incríveis
As bactérias são organismos incrivelmente versáteis que têm a capacidade única de absorver DNA estranho e se replicar ( ou copie). Isso lhes dá uma vantagem evolutiva e os ajuda a sobreviver às mudanças em seu ambiente. Por exemplo, as bactérias podem adquirir DNA que as torna resistentes aos antibióticos.
O genoma bacteriano está contido em um único cromossomo circular. Este material genético flutua livremente na célula, ao contrário dos organismos eucarióticos em que o material genético está encerrado dentro de uma membrana nuclear.
As bactérias podem às vezes conter círculos menores de DNA, chamados de plasmídeos, que têm um número muito menor de genes . Os plasmídeos podem ser trocados entre bactérias em um processo chamado conjugação.
Usando plasmídeos no laboratório
Os plasmídeos podem ser usados como vetores para transportar DNA estranho para uma célula. Uma vez dentro da célula, o plasmídeo é copiado pela própria máquina de replicação de DNA da célula hospedeira.
No laboratório, os plasmídeos são projetados especificamente para que o DNA que eles contêm seja copiado por bactérias.
Plasmid Essentials
Os plasmídeos projetados em laboratório contêm um pequeno número de genes que ajudam na transformação. Isso inclui:
- Uma origem de replicação. Esta é a sequência específica de nucleotídeos onde a replicação do DNA começa.
- Um local de clonagem múltipla. Este site contém sites de reconhecimento para enzimas de restrição específicas. Essas enzimas de restrição podem ser usadas para “cortar” o plasmídeo de modo que o DNA estranho possa ser “colado” por ligação.
- Um gene de resistência. Este gene codifica uma proteína de que a bactéria precisa para sobreviver em um meio de crescimento específico, por exemplo, quando um antibiótico específico está presente.
Inserindo genes em plasmídeos
O pedaço de DNA ou gene de o interesse é cortado de sua fonte original de DNA usando uma enzima de restrição e depois colado no plasmídeo por ligação.
O plasmídeo contendo o DNA estranho está agora pronto para ser inserido na bactéria. Esse processo é chamado de transformação.
Transformação bacteriana
Antes da transformação, as bactérias são tratadas com uma substância química chamada cloreto de cálcio, que faz com que a água entre nas células e as faça inchar. Essas bactérias inchadas são então conhecidas como bactérias competentes.
Em seguida, o DNA de plasmídeo (contendo o DNA estranho) é misturado com as bactérias competentes e a solução é aquecida. O DNA plasmídeo entra na bactéria por meio de pequenos poros criados nas membranas celulares. Uma vez na célula hospedeira, o DNA do plasmídeo é copiado muitas vezes pelo próprio mecanismo de replicação do DNA da bactéria.
Como saber se funcionou?
Após a transformação, as bactérias são cultivadas um alimento rico em nutrientes chamado ágar. Apenas bactérias contendo um plasmídeo com resistência a antibióticos crescerão na presença de antibiótico.
Por exemplo, se as bactérias forem cultivadas em ágar contendo o antibiótico ampicilina, apenas as bactérias que foram transformadas com um plasmídeo contendo o gene de resistência à ampicilina sobreviverão.
As bactérias transformadas podem então ser cultivadas em grandes quantidades. O DNA de interesse, ou a proteína codificada pelo DNA, pode então ser isolado e purificado.
Quando a transformação é usada?
A transformação bacteriana é usada:
- Para fazer várias cópias de DNA, chamadas de clonagem de DNA.
- Para fazer grandes quantidades de proteínas humanas específicas, por exemplo, insulina humana, que pode ser usada para tratar pessoas com diabetes tipo I.
- Para modificar geneticamente uma bactéria ou outra célula.
