Κλωνοποίηση γονιδίων και διανύσματα

Όταν οι γενετιστές χρησιμοποιούν μικρά τεμάχια DNA για να κλωνοποιήσουν ένα γονίδιο και να δημιουργήσουν έναν γενετικά τροποποιημένο οργανισμό (ΓΤΟ), ότι το DNA ονομάζεται φορέας.

Στη μοριακή κλωνοποίηση, ο φορέας είναι ένα μόριο DNA που χρησιμεύει ως φορέας για τη μεταφορά ή εισαγωγή ξένων γονιδίων σε άλλο κύτταρο, όπου μπορεί να αντιγραφεί και / ή να εκφραστεί. Οι φορείς είναι μεταξύ των απαραίτητα εργαλεία για την κλωνοποίηση γονιδίων και είναι πολύ χρήσιμα εάν κωδικοποιούν επίσης κάποιο είδος γονιδίου δείκτη που κωδικοποιεί ένα μόριο βιοδείκτη ότι αυτό μπορεί να μετρηθεί σε μια βιολογική εκτίμηση για να εξασφαλιστεί η εισαγωγή και η έκφρασή τους στον ξενιστή οργανισμός.

Συγκεκριμένα, ένας φορέας κλωνοποίησης είναι ϋΝΑ που λαμβάνεται από ιό, πλασμίδιο ή κύτταρα (υψηλότερων οργανισμών) που εισάγονται με ένα ξένο θραύσμα DNA για σκοπούς κλωνοποίησης. Εφόσον ο φορέας κλωνοποίησης μπορεί να διατηρηθεί σταθερά σε έναν οργανισμό, ο φορέας περιέχει επίσης χαρακτηριστικά που επιτρέπουν την εύκολη εισαγωγή ή απομάκρυνση του DNA. Αφού κλωνοποιηθεί σε φορέα κλωνοποίησης, το θραύσμα ϋΝΑ μπορεί περαιτέρω να υπο-κλωνοποιηθεί σε άλλο φορέα ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ακόμα μεγαλύτερη ειδικότητα.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ιοί χρησιμοποιούνται για να μολύνουν βακτήρια. Αυτοί οι ιοί ονομάζονται βακτηριοφάγοι, ή φάγοι, για συντομία. Οι ρετροϊοί είναι εξαιρετικοί φορείς για την εισαγωγή γονιδίων σε ζωικά κύτταρα. Τα πλασμίδια, τα οποία είναι κυκλικά τεμάχια ϋΝΑ, είναι οι συνηθέστερα χρησιμοποιούμενοι φορείς που χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή ξένου DNA σε βακτηριακά κύτταρα. Συχνά φέρουν γονίδια ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για έλεγχο για έκφραση του πλασμιδικού ϋΝΑ σε πλάκες Petri αντιβιοτικού.

Η μεταφορά γονιδίων στα φυτικά κύτταρα γίνεται συνήθως χρησιμοποιώντας το βακτηρίδιο του εδάφους Agrobacterium tumefaciens, το οποίο δρα ως φορέας και εισάγει ένα μεγάλο πλασμίδιο στο κύτταρο ξενιστή. Μόνο τα κύτταρα που περιέχουν τον φορέα κλωνοποίησης θα αυξηθούν όταν υπάρχουν αντιβιοτικά.

Οι έξι κύριοι τύποι διανυσμάτων είναι:

• Πλασμίδιο. Κυκλικό εξωχρωμοσωμικό DNA που αντιγράφεται αυτόνομα μέσα στο βακτηριακό κύτταρο. Τα πλασμίδια έχουν γενικά έναν υψηλό αριθμό αντιγράφων, όπως το pUC19 που έχει έναν αριθμό αντιγράφων 500-700 αντίγραφα ανά κύτταρο.
• Phage. Γραμμικά ϋΝΑ μόρια που προέρχονται από βακτηριοφάγο λάμδα. Μπορεί να αντικατασταθεί με ξένο DNA χωρίς να διαταραχθεί ο κύκλος ζωής του.
• Κοσμίδια. Ένα άλλο κυκλικό μόριο εξωχρωμοσωμικού DNA που συνδυάζει χαρακτηριστικά των πλασμιδίων και του φάγου.
• Βακτηριακά τεχνητά χρωμοσώματα. Με βάση βακτηριακά πλασμίδια mini-F.
• Τεχνητά χρωμοσώματα ζύμης. Αυτό είναι ένα τεχνητό χρωμόσωμα που περιέχει τελομερή (ρυθμιστικά μίας χρήσης στα άκρα των χρωμοσωμάτων που αποκόπτονται κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης) με την προέλευση του αναδιπλασιασμού, ένα κεντρομερές ζυμομύκητα (μέρος ενός χρωμοσώματος που συνδέει τα αδελφά χρώματα ή ένα dyad) και έναν επιλέξιμο δείκτη για την ταυτοποίηση σε ζύμη κυττάρων.
• Ανθρώπινο τεχνητό χρωμόσωμα. Αυτός ο τύπος φορέα είναι δυνητικά χρήσιμος για την παροχή γονιδίου σε ανθρώπινα κύτταρα και ένα εργαλείο για μελέτες έκφρασης και προσδιορισμό της λειτουργίας του ανθρώπινου χρωμοσώματος. Μπορεί να φέρει ένα πολύ μεγάλο θραύσμα DNA.

Όλοι οι τροποποιημένοι φορείς έχουν μια αρχή αναδιπλασιασμού (έναν αναδιπλασιαστή), μια θέση κλωνοποίησης (όπου βρίσκεται η εισαγωγή ξένου DNA ούτε διαταράσσει την αντιγραφή ή αδρανοποίηση των βασικών δεικτών) και έναν επιλέξιμο δείκτη (τυπικά ένα γονίδιο που παρέχει αντίσταση σε ένα αντιβιοτικό.)