Τι είναι τα πλασμίδια και πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών;

πλασμίδια:μικροσκοπικά εργαλεία για γενετική μηχανική

Τα πλασμίδια είναι μικρά, κυκλικά μόρια ϋΝΑ που βρίσκονται σε βακτήρια και μερικούς άλλους μικροοργανισμούς. Υπάρχουν ανεξάρτητα από το βακτηριακό χρωμόσωμα και μπορούν να αναπαράγουν αυτόνομα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να κάνουν αντίγραφα του εαυτού τους. Αυτό το μοναδικό χαρακτηριστικό κάνει τα πλασμίδια ιδανικά εργαλεία για τη γενετική μηχανική.

Δείτε πώς λειτουργούν τα πλασμίδια και πώς χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών:

1. Δομή πλασμιδίου:

- Τα πλασμίδια περιέχουν τυπικά γονίδια που παρέχουν τα βακτήρια με πλεονεκτήματα, όπως η αντίσταση στα αντιβιοτικά.

- Έχουν συγκεκριμένες ακολουθίες που ονομάζονται Προέλευση της αναπαραγωγής (ori) που τους επιτρέπουν να αναπαράγουν ανεξάρτητα.

- Έχουν επίσης θέσεις ενζύμου περιορισμού , οι οποίες είναι ειδικές αλληλουχίες DNA που μπορούν να κοπούν με ένζυμα περιορισμού.

2. Εισαγωγή γονιδίων σε πλασμίδιο:

- Το γονίδιο ενδιαφέροντος (αυτό που θέλουμε να εισαγάγουμε σε έναν άλλο οργανισμό) απομονώνεται για πρώτη φορά από την αρχική του πηγή.

- Το ίδιο ένζυμο περιορισμού χρησιμοποιείται για να κόψει τόσο το πλασμίδιο όσο και το γονίδιο ενδιαφέροντος, δημιουργώντας αντίστοιχα κολλώδη άκρα.

- Το γονίδιο στη συνέχεια εισάγεται στο πλασμίδιο, δημιουργώντας ένα ανασυνδυασμένο πλασμίδιο .

- Το πλασμίδιο και το γονίδιο στη συνέχεια ενώνονται μαζί χρησιμοποιώντας ένα ένζυμο που ονομάζεται Ligase DNA .

3. Παρουσιάζοντας το πλασμίδιο στον οργανισμό:

- Το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο εισάγεται στη συνέχεια στον οργανισμό υποδοχής, συνήθως ένα βακτήριο.

- Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετασχηματισμός , όπου τα βακτήρια παίρνουν το πλασμίδιο.

- Μόλις μέσα στον ξενιστή, το πλασμίδιο αναπαράγει και εκφράζει το εισαγόμενο γονίδιο, παράγοντας την επιθυμητή πρωτεΐνη ή χαρακτηριστικό.

4. Δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών:

- Ο διαγονιδιακός οργανισμός δημιουργείται τώρα με την εισαγωγή του τροποποιημένου γονιδίου στον οργανισμό -στόχου.

- Αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους:

- Άμεση ένεση: Το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο εγχέεται απευθείας στο γονιμοποιημένο αυγό ή το έμβρυο.

- Viral Vectors: Το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο συσκευάζεται σε έναν ιό, ο οποίος στη συνέχεια μολύνει τα κύτταρα -στόχους.

- Gene Gun: Το πλασμίδιο επικαλύπτεται σε σωματίδια χρυσού και πυροβολείται στα κύτταρα.

Παραδείγματα διαγονιδιακών οργανισμών που δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας πλασμίδια:

- Γενετικά τροποποιημένες καλλιέργειες: Που σχεδιάστηκαν για να είναι ανθεκτικά σε παράσιτα, ζιζανιοκτόνα ή έχουν βελτιωμένη διατροφική αξία.

- Παραγωγή ινσουλίνης: Τα βακτήρια είναι κατασκευασμένα για να παράγουν ανθρώπινη ινσουλίνη χρησιμοποιώντας ανασυνδυασμένα πλασμίδια.

- γονιδιακή θεραπεία: Τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια παρέχουν θεραπευτικά γονίδια για τη θεραπεία των γενετικών παθήσεων.

Πλεονεκτήματα χρήσης πλασμιδίων:

- Εύκολο να χειριστείτε: Τα πλασμίδια είναι σχετικά μικρά και η αλληλουχία τους DNA είναι καλά χαρακτηρισμένη, καθιστώντας τους εύκολο να τροποποιηθούν.

- Αυτο-αναστολή: Τα πλασμίδια μπορούν να αναπαραχθούν ανεξάρτητα, εξασφαλίζοντας υψηλούς αριθμούς αντιγράφων του εισαγόμενου γονιδίου.

- ευπροσάρμοστο: Τα πλασμίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να εκφράσουν ένα ευρύ φάσμα γονιδίων σε διάφορους οργανισμούς.

Συμπερασματικά, τα πλασμίδια είναι ανεκτίμητα εργαλεία για τη γενετική μηχανική, επιτρέποντας στους επιστήμονες να δημιουργούν διαγονιδιακούς οργανισμούς με τα επιθυμητά χαρακτηριστικά. Η ικανότητά τους να αναπαράγουν ανεξάρτητα και να μεταφέρουν ξένα γονίδια τους καθιστούν απαραίτητη για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στη βιοτεχνολογία και την ιατρική.