الحمض النووي المؤتلف عبارة عن جزيئات تتكون من تقنيات إعادة التركيب الجيني المختبرية للجمع بين المواد الجينية من مصادر متعددة. هذا ممكن لأن جزيئات الحمض النووي لجميع الكائنات الحية لها نفس التركيب الكيميائي وتختلف فقط في تسلسل النوكليوتيدات بداخلها.
إنشاء
الاستنساخ الجزيئي هو عملية مختبرية تُستخدم لإنشاء DNA مؤتلف. إنها إحدى الطريقتين الأكثر استخدامًا ، جنبًا إلى جنب مع تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR). يسمح لك بالتحكم في تكرار أي تسلسل DNA معين يختاره المجرب.
هناك نوعان من الاختلافات الأساسية بين طرق الحمض النووي المؤتلف. أحدهما أن الاستنساخ الجزيئي ينطوي على تكرار في خلية حية ، بينما يتضمن تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) في المختبر. اختلاف آخر هو أن الطريقة الأولى تسمح بقطع ولصق تسلسل الحمض النووي ، بينما يتم تحسين الثانية عن طريق نسخ الترتيب الحالي.
ناقل الحمض النووي
يتطلب الحصول على الحمض النووي المؤتلف ناقل استنساخ. مشتق من البلازميدات أو الفيروسات وهو جزء صغير نسبيًا. يعتمد اختيار ناقل الاستنساخ الجزيئي على اختيار الكائن الحي المضيف ، وحجم الحمض النووي المراد استنساخه ، وما إذا كان سيتم التعبير عن الجزيئات الأجنبية. يمكن دمج المقاطع باستخدام طرق مختلفة مثل إنزيم التقييد / استنساخ ligase أو تجميع Gibson.
الاستنساخ
في البروتوكولات القياسية ، يتضمن الاستنساخ سبع خطوات.
- حدد الكائن المضيف وناقل الاستنساخ.
- الحصول على ناقل DNA.
- تشكيل الحمض النووي المستنسخ.
- إنشاء الحمض النووي المؤتلف.
- إدخاله في الكائن الحي المضيف.
- اختيار الكائنات التي تحتوي عليها.
- اختيار الحيوانات المستنسخة مع إدخالات الحمض النووي المطلوبة والخصائص البيولوجية.
بعد الزرع في الكائن الحي المضيف ، قد يتم التعبير عن الجزيئات الأجنبية الموجودة في البنية المؤتلفة وقد لا يتم التعبير عنها. يتطلب التعبير إعادة هيكلة الجين ليشمل التسلسلات الضرورية لإنتاج الحمض النووي. يتم استخدامه بواسطة آلة الترجمة الخاصة بالمضيف.
كيف يعمل
يعمل الحمض النووي المؤتلف عندما تعبر الخلية المضيفة عن بروتين من الجينات المؤتلفة. يعتمد التعبير على إحاطة الجين بمجموعة من الإشارات التي توفر تعليمات لنسخه. وهي تشمل المحفز والريبوسوم الملزم والمُنهي.
تنشأ المشاكل إذا كان الجينيحتوي على إنترونات أو إشارات تعمل كمنهي للمضيف البكتيري. هذا يؤدي إلى الإنهاء المبكر. قد تتم معالجة البروتين المؤتلف أو طيه أو تحطيمه بشكل غير صحيح. عادة ما يحدث إنتاجه في أنظمة حقيقية النواة في الخمائر والفطريات الخيطية. يعد استخدام أقفاص الحيوانات أمرًا صعبًا نظرًا للحاجة إلى سطح داعم قوي للكثيرين.
خصائص الكائنات
الكائنات الحية التي تحتوي على جزيئات DNA المؤتلفة لها أنماط ظاهرية طبيعية على ما يبدو. عادة لا يتغير مظهرها وسلوكها وعملية الأيض. الطريقة الوحيدة لإثبات وجود متواليات المؤتلف هي فحص الحمض النووي نفسه باستخدام اختبار تفاعل البلمرة المتسلسل.
في بعض الحالات ، يمكن أن يكون للحمض النووي المؤتلف آثار ضارة. يمكن أن يحدث هذا عندما يكون الجزء الذي يحتوي على محفز نشط موجودًا بجوار جين خلية مضيفة صامت سابقًا.
استخدم
تستخدم تقنية الحمض النووي المؤتلف على نطاق واسع في التكنولوجيا الحيوية والطب والبحوث. يمكن العثور على بروتيناته ومنتجاته الأخرى في كل صيدلية غربية تقريبًا أو عيادة بيطرية أو عيادة طبيب أو معمل طبي أو بيولوجي.
التطبيق الأكثر شيوعًا هو البحث الأساسي ، حيث تعد التكنولوجيا ضرورية لكثير من أعمال اليوم في العلوم البيولوجية والطبية الحيوية. يتم استخدام الحمض النووي المؤتلف لتحديد الجينات وتعيينها وتسلسلها وتحديدهاالمهام. تستخدم مجسات rDNA لتحليل التعبير الجيني في الخلايا المفردة وفي أنسجة الكائنات الحية الكاملة. تستخدم البروتينات المؤتلفة ككواشف في التجارب المعملية. بعض الأمثلة المحددة موضحة أدناه.
الكيموسين المؤتلف
يوجد الكيموسين في abomasum ، وهو إنزيم ضروري لصنع الجبن. كانت أول مادة مضافة غذائية معدلة وراثيا تستخدم في الصناعة. إن الإنزيم المؤتلف المنتج ميكروبيولوجيًا والمطابق هيكليًا للإنزيم المشتق من العجل أرخص ويتم إنتاجه بكميات أكبر.
الأنسولين البشري المؤتلف
تم استبدال الأنسولين بشكل فعلي من مصادر حيوانية (مثل الخنازير والماشية) لعلاج مرض السكري المعتمد على الأنسولين. يتم تصنيع الأنسولين المؤتلف عن طريق إدخال جين الأنسولين البشري في بكتيريا من جنس Eterichia أو الخميرة.
هرمون النمو
موصوف للمرضى الذين لا تنتج الغدة النخامية هرمون النمو الكافي لدعم النمو الطبيعي. قبل أن يتوفر هرمون النمو المأشوب ، تم الحصول عليه من الغدة النخامية للجثث. أدت هذه الممارسة غير الآمنة إلى إصابة بعض المرضى بمرض كروتزفيلد جاكوب.
عامل التخثر المؤتلف
هذا بروتين لتخثر الدم يتم إعطاؤه للمرضى المصابين بأشكال الهيموفيليا المصابة باضطرابات النزيف. إنهم غير قادرين على الإنتاجالعامل الثامن بكميات كافية. قبل تطوير العامل الثامن المأشوب ، تم صنع البروتين عن طريق معالجة كميات كبيرة من دم الإنسان من متبرعين متعددين. وقد أدى ذلك إلى مخاطر عالية جدًا في نقل الأمراض المعدية.
تشخيص الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية
تم تطوير كل طريقة من الطرق الثلاث المستخدمة على نطاق واسع لتشخيص الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية باستخدام الحمض النووي المؤتلف. يستخدم اختبار الأجسام المضادة البروتين الخاص بها. يكتشف وجود مادة وراثية لفيروس نقص المناعة البشرية باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل للنسخ العكسي. أصبح تطوير الاختبار ممكنًا عن طريق الاستنساخ الجزيئي وتسلسل جينومات فيروس نقص المناعة البشرية.
