Waarom worden bacteriën gebruikt in recombinante DNA-technologie?

Recombinante DNA-technologie is een methode om DNA van twee soorten samen te voegen en het in een gastheerorganisme te plaatsen om nieuwe genetische combinaties te produceren. Het laboratoriumproces dat wordt gebruikt om recombinant DNA te produceren, is moleculair kloneren. PCR repliceert het gewenste DNA-fragment dat in een plasmide is geïnsereerd. Het gerecombineerde plasmide wordt getransformeerd in een gastheerorganisme om een groot aantal kopieën van het gerecombineerde plasmide te produceren. Bacteriën is het gastheerorganisme dat wordt gebruikt in recombinant-DNA-technologie en er zijn verschillende redenen om ze als gastheer te gebruiken.

Key Areas Covered

1. Wat is recombinante DNA-technologie
- Definitie, stappen van het proces
2. Waarom worden bacteriën gebruikt in recombinante DNA-technologie?
- Redenen voor het gebruik van bacteriën als gastheerorganisme

Sleutelbegrippen: bacteriën, moleculair klonen, groeisnelheid, recombinante DNA-technologie, PCR, plasmiden, selectie

Wat is recombinante DNA-technologie

Recombinante DNA-technologie is een moleculaire biologische techniek die wordt gebruikt om recombinante DNA-moleculen te produceren die de gewenste eigenschap aan een bepaald organisme hebben. Moleculair klonen is de laboratoriumtechniek die wordt gebruikt voor het produceren van een groot aantal kopieën van recombinant DNA gekoppeld aan PCR. Het proces van moleculair kloneren bestaat uit zeven stappen, zoals hieronder beschreven.

Keuze van gastheerorganisme en kloneringsvector - Het gastheerorganisme bestaat voornamelijk uit bacteriën. De keuze van de kloneringsvector hangt af van de keuze van het gastheerorganisme, de grootte van het vreemde DNA-fragment en het niveau van expressie.
Bereiding van vector-DNA - De kloneringsvector wordt gedigereerd met restrictie-enzymen om compatibele uiteinden te maken met het vreemde DNA-fragment.
Bereiding van DNA dat moet worden gekloond - Het gewenste te kloneren DNA-fragment kan door PCR worden geamplificeerd en met de restrictie-enzymen worden gedigereerd om verenigbare uiteinden met de kloneringsvector te vormen..
Creatie van recombinant DNA - De verteerde kloneringsvector en het PCR-fragment worden geligeerd door behandeling met DNA-ligase.
Introductie van recombinant DNA in het gastheerorganisme - De gerecombineerde DNA-moleculen worden omgezet in bacteriën om een groot aantal kopieën te verkrijgen.
Selectie van getransformeerde organismen - een selecteerbare marker zoals antibioticaresistentie kan worden gebruikt om de getransformeerde bacteriën in een kweek te selecteren.
Screenen op klonen met gewenst DNA - Het blauw-witte screeningsysteem, PCR, restrictiefragmentanalyse, nucleïnezuurhybridisatie, DNA-sequentiebepaling en antilichaamsondes kunnen worden gebruikt om de klonen met gewenst DNA-fragment te screenen..

De stappen van recombinant-DNA-technologie worden weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1: Recombinante DNA-technologie

Waarom worden bacteriën gebruikt in recombinante DNA-technologie?

Bacteriën worden 'fabrieken' die een groot aantal kopieën van het recombinante DNA produceren. Er zijn verschillende redenen voor het gebruik van bacteriën als de gastheer in de recombinant-DNA-technologie. Zij zijn;

Bacteriële cellen zijn gemakkelijk te kweken, te onderhouden en te manipuleren in een laboratorium. De groei-eisen zijn eenvoudig in bacteriën en kunnen worden geleverd in een petrischaal. De groeiomstandigheden kunnen gemakkelijk in een incubator worden verschaft. Ze kunnen ook vreemd DNA in de cel verdragen.

Ze vermenigvuldigen zich snel. Omdat bacteriën kleine organismen zijn, groeien ze snel dan complexe celtypen. Hun celdelingspercentages zijn hoog.

De extrachromosomale elementen van bacteriën die bekend zijn als plasmiden kunnen worden gemanipuleerd en kunnen worden gebruikt als dragers van recombinant DNA in cellen. Plasmiden kunnen worden geïsoleerd van bacteriën om vreemd DNA in te brengen en vervolgens worden ze terug omgezet in bacteriën.

De gekloneerde, recombinante plasmiden kunnen gemakkelijk worden geïsoleerd uit bacteriën. Plasmide-DNA kan worden geïsoleerd door gemakkelijke laboratoriumprocessen door bacteriële cellysis.

Het gebruik van bacteriën in recombinant-DNA-technologie is weergegeven in Figuur 2.

Figuur 2: Gebruik van bacteriën in recombinante DNA-technologie

E coli is het veel gebruikte type bacteriën om verschillende redenen:

E coli genoom is goed bestudeerd en is relatief eenvoudig. Het heeft slechts 4, 400 genen. Bovendien blijft het gedurende de levensduur haploïd. Daarom is eiwitengineering gemakkelijk met E coli als een kopie van een enkel gen moet worden gemaskeerd door plaatsgerichte mutagenese.
De groeisnelheid van E. coli is hoog. Het repliceert snel binnen 20 minuten. Daarom is het eenvoudig om de log-fase te verkrijgen (middenweg tot maximale dichtheid).
Veel E coli spanningen zijn veilig om te hanteren met redelijke hygiëne.
De bereiding van competente cellen (de cellen die in staat zijn om vreemd DNA op te nemen) en de transformatie van recombinante moleculen zijn eenvoudig E coli.

Conclusie

Recombinante DNA-technologie wordt gebruikt om gewenste eigenschappen aan organismen te introduceren. Bacteriën worden gebruikt als modellen in de recombinante DNA-technologie vanwege vele redenen zoals gemakkelijke groei en manipulatie, snelle celdeling, eenvoud, mogelijkheid om transformanten te selecteren en te screenen..

Referentie:

1.Griffiths, Anthony JF. "Making recombinant DNA." Een inleiding tot genetische analyse. 7e editie., U.S. National Library of Medicine, 1 januari 1970, Hier beschikbaar.
2.Phillips, Theresa. "Top 6 Redenen E. coli wordt gebruikt voor het klonen van genen." De balans, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "OSC Microbio 12 01 MolCloning" door CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia
2. "Gene cloning" door Kelvinsong - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

Wetenschap