Rekombináns DNS-technológia
Rekombináns DNS-technológia
A Földön minden szervezet egy közös ősből fejlődött ki, így minden szervezet a DNS-t használja örökítő molekulaként. Kémiai szinten a DNS ugyanaz, akár egy mikroszkopikus baktériumból, akár egy kék bálnából származik. Ennek eredményeképpen a különböző szervezetekből származó DNS-t össze lehet “vágni és összeilleszteni”, ami “rekombináns DNS-t” eredményez. Az első rekombináns DNS-molekulát 1972-ben Paul Berg stanfordi kutató állította elő. Berg két különböző vírusból származó DNS-darabkákat illesztett össze bizonyos enzimek: restrikciós enzimek és ligáz segítségével. A restrikciós enzimek (mint például az EcoR1 az alábbi ábrán) olyanok, mint egy “molekuláris olló”, amelyek a DNS-t meghatározott szekvenciáknál elvágják. Ha a különböző forrásokból származó DNS-t ugyanazzal a restrikciós enzimmel vágják el, a levágott végeket össze lehet kötni, majd a ligáz enzim segítségével folyamatos DNS-szálba zárni. 1973-ban Herb Boyer (UCSF) és Stanley Cohen (Stanford Egyetem) tervezte meg az első olyan szervezetet, amely rekombináns DNS-t tartalmazott. Együtt vittek be egy antibiotikum-rezisztencia gént az E.coli baktériumba. Figyelemre méltó, hogy olyan baktériumokat is előállítottak, amelyek a Xenopus laevis varangyból származó géneket tartalmaztak, ami megmutatta, hogy nagyon különböző fajok DNS-e összeilleszthető. Paul Berg 1980-ban kémiai Nobel-díjat kapott “a nukleinsavak biokémiájával kapcsolatos alapvető tanulmányaiért, különös tekintettel a rekombináns DNS-re”.
A DNS-molekulák kivágásának, beillesztésének és másolásának képessége nemcsak vízválasztó pillanat volt a tudományos kutatás számára, hanem egy egész, géntechnológiára épülő iparágat hozott létre. A Genetechet, az első biotechnológiai vállalatot Herb Boyer alapította 1976-ban. 1982-re az FDA jóváhagyta a Genetech első sikeres termékét, az emberi inzulin szintetikus formáját, amelyet az inzulin génjét tartalmazó baktériumokból állítottak elő.
Ma a rekombináns DNS-technológiát világszerte széles körben használják a kutatólaboratóriumokban a génszerkezet, a funkció, az expressziós minta, a szabályozás és sok más kérdés feltárására. Az egyik széles körben alkalmazott alkalmazás magában foglalja a géntechnológiai “knock-out” állatok (tipikusan egerek) génszerkesztését, hogy egy adott, érdeklődésre számot tartó gén nem funkcionális formáját tartalmazzák. Az ilyen kísérletek célja a gén működésének meghatározása a hiányzó gén következményeinek elemzésével. Bár a knockout egereket számos különböző területen felmerülő kérdések megválaszolására hozzák létre, különösen hasznosak a fejlődésbiológiában, és a szervezet egyetlen megtermékenyített petesejtből történő fejlődésében szerepet játszó néhány alapvető gén megértéséhez vezettek.
A rekombináns DNS-technikák szintén a biotechnológiai ipar egyik sarokkövei. Ennek egyik példája a genetikailag módosított növények előállítása a Bt-toxin nevű rovarméreg előállítására. A Bt gén a Bacillus thuringiensis nevű baktériumból származik, és olyan toxint termel, amely megzavarja a bélműködést bizonyos rovarok lárváiban (hernyókban), amelyek a növények kártevői. A Bt-toxint termelő gént rekombináns DNS-technológiával viszik be az ilyen növényekbe, és a terményeket károsító rovarok szelektív elpusztítását eredményezi. Ez a fejlesztés jelentős gazdasági hatással járt, és csökkentette az évente felhasznált növényvédő szerek kiadásait, valamint növelte számos termény élettartamát és sikerét.
KATTINTS IDE, ha többet szeretne megtudni a transzgenikus szervezetekről
KATTINTS IDE, ha többet szeretne megtudni a szintetikus biológiáról
KATTINTS IDE, ha többet szeretne megtudni a klónozásról
KATTINTS IDE egy esettanulmányért, amely a rekombináns DNS-technológia egyik biológiai biztonsággal kapcsolatos problémájával foglalkozik
.