Recombinant DNA is een DNA-sequentie die kunstmatig is gemaakt in het laboratorium. DNA is het sjabloon dat cellen gebruiken om de eiwitten te maken die levende organismen vormen, en de rangschikking van stikstofbasen langs een DNA-streng bepaalt welke eiwitten worden gevormd. Door stukjes DNA te isoleren en ze te recombineren met andere sequenties, zijn onderzoekers in staat om DNA te kloneren in bacteriën of andere gastheercellen en bruikbare eiwitten te produceren, zoals insuline. Klonen maakt een veel eenvoudigere studie van bepaalde DNA-sequenties mogelijk, omdat het een grote hoeveelheid DNA produceert die vervolgens kan worden gewijzigd en geanalyseerd.

Methoden voor het construeren van recombinant DNA

Transformatie is een proces waarbij een segment van DNA wordt ingevoegd in een plasmide - een kleine zelfreplicerende cirkel van DNA. Het DNA wordt gesneden met behulp van restrictie-enzymen. Deze enzymen worden geproduceerd in bacteriële cellen als een verdedigingsmechanisme en ze richten zich op bepaalde plaatsen op een DNA-molecuul en hakken het uit elkaar. Restrictie-enzymen zijn bijzonder nuttig omdat ze "kleverige uiteinden" creëren op de DNA-segmenten. Net als klittenband zorgen deze kleverige uiteinden ervoor dat het DNA gemakkelijk kan worden verbonden met complementaire segmenten.

Het gen van belang en de plasmiden worden beide blootgesteld aan hetzelfde restrictie-enzym. Dit creëert veel verschillende moleculen. Sommige zijn plasmiden die het gen van belang bevatten, sommige zijn plasmiden die andere genen bevatten, sommige zijn twee plasmiden samen. De plasmiden worden vervolgens opnieuw geïntroduceerd in bacteriële cellen, waar ze repliceren, en het gezochte recombinante DNA-molecuul wordt geïdentificeerd door middel van verschillende soorten analyse. Als het plasmide bijvoorbeeld uit elkaar wordt gesneden bij een bepaald gen, kunnen wetenschappers zoeken naar cellen die dat gen niet tot expressie brengen en dus succesvolle recombinatie identificeren.

Niet-bacteriële transformatie is in wezen hetzelfde proces maar maakt gebruik van niet-bacteriële cellen als gastheren. DNA kan direct in de kern van een gastheercel worden geïnjecteerd. Onderzoekers kunnen ook een cel met microscopisch kleine metalen deeltjes die met DNA gecoat zijn, versperren.

Transfectie lijkt sterk op transformatie, maar fagen worden gebruikt in plaats van plasmiden. Een faag is een virus dat bacteriën infecteert. Zowel fagen als plasmiden zijn ideaal voor dit proces, omdat ze snel binnen een bacteriële cel zullen repliceren.

Klonen en recombinante DNA-sequenties gebruiken

Zodra onderzoekers de specifieke bacteriële cellen die de recombinante sequentie bevatten, hebben geïdentificeerd, ze kunnen die cellen in een kweek laten groeien en grote hoeveelheden van het gen genereren. Het is moeilijk om bacteriële cellen daadwerkelijk een eiwit te laten genereren uit een menselijke of dierlijke gastheercel, maar er zijn manieren om genexpressie aan te passen om een ​​dergelijke productie gemakkelijker te maken. Als genucleëerde cellen worden gebruikt als de gastheercellen (zoals bij niet-bacteriële transformatie), zullen de cellen minder problemen hebben die het recombinante gen tot expressie brengen.

Zodra genen in grote aantallen worden gekloond, kunnen ze vervolgens worden opgeslagen in DNA-bibliotheken, gesequenced en bestudeerd. Recombinante DNA-technologie heeft vele belangrijke ontdekkingen mogelijk gemaakt in de forensische geneeskunde, de studie van genetische ziekten, landbouw en geneesmiddelen.