Бактериялық жасанды хромосома: құрылысы, қолданылуы және геномдық зерттеулердегі рөлі
Bacterial artificial chromosome
Бактериялық жасанды хромосома (BAC) – геном жобаларында, мысалы, Адам геномы жобасында қолданылатын бактерияда ДНК көшіру құралы. 150-350 кбп мөлшерінде.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бактериялық жасанды хромосома (БЖХ) – бактерияларда, әдетте E. coli, трансформациялау және клондау үшін қолданылатын функционалдық фертильділік плазмидісіне (немесе F плазмидісіне) негізделген ДНК құрылымы. F плазмидтері маңызды рөл атқарады, себебі олар бактериялық жасушалар бөлінгеннен кейін плазмидтердің тең таралуын қамтамасыз ететін бөлу гендерін қамтиды. Бактериялық жасанды хромосоманың әдеттегі ендіру мөлшері 150–350 кбж. P1 бактериофагының ДНК-сынан жасалған PAC деп аталатын ұқсас клондау векторы да бар. БЖХ геномдық жобаларда, мысалы, Адам геномдық жобасында организмдердің геномдарын тізбектеу үшін жиі қолданылады. Организмнің ДНК-сының қысқа бөлігі БЖХ-та ендірілген фрагмент ретінде көбейтіледі, содан кейін тізбектеледі. Соңында тізбектелген бөліктер in silico қайта жиналып, организмнің геномдық тізбегін құрайды. БЖХ бүтін геномды кездейсоқ тізбектеу және соңғы уақытта жаңа буын тізбектеу сияқты жылдам және аз күш жұмсалатын тізбектеу әдістерімен алмастырылды.
A bacterial artificial chromosome (BAC) is a DNA construct, based on a functional fertility plasmid (or F plasmid), used for transforming and cloning in bacteria, usually E. coli. F plasmids play a crucial role because they contain partition genes that promote the even distribution of plasmids after bacterial cell division. The bacterial artificial chromosome's usual insert size is 150–350 kbp. A similar cloning vector called a PAC has also been produced from the DNA of P1 bacteriophage. BACs are often used to sequence the genome of organisms in genome projects, for example the Human Genome Project. A short piece of the organism's DNA is amplified as an insert in BACs, and then sequenced. Finally, the sequenced parts are rearranged in silico, resulting in the genomic sequence of the organism. BACs were replaced with faster and less laborious sequencing methods like whole genome shotgun sequencing and now more recently next gen sequencing.
Жалпы гендік компоненттер
плазмида репликациясы және көшірме санының реттелуі үшін repE. parA және parB бөліну кезінде F плазмидасы ДНҚ-сын қыз жасушаларға бөлуге және BAC-тың тұрақты сақталуын қамтамасыз етуге арналған. Антибиотикке қарсы селекциялық маркер; кейбір BAC-тарда көк/ақ селекциясы үшін клондау орнында lacZ гені болады. Енгізілген гендердің транскрипциясы үшін T7 және Sp6 фаг промоторлары.
repE for plasmid replication and regulation of copy number. parA and parB for partitioning F plasmid DNA to daughter cells during division and ensures stable maintenance of the BAC. A selectable marker for antibiotic resistance; some BACs also have lacZ at the cloning site for blue/white selection. T7 & Sp6 phage promoters for transcription of inserted genes.
Тұқым қуалайтын ауру
Қазіргі кезде генетикалық ауруларды модельдеуде БАК-тар жиірек қолданылуда, көбінесе трансгенді тышқандармен қатар. БАК-тар осы салада пайдалы болды, себебі күрделі гендерде кодтау тізбегінен бұрын бірнеше реттеуші тізбектер болуы мүмкін, оның ішінде геннің экспрессия деңгейін анықтайтын әртүрлі промотор тізбектері де бар. БАК-тар миды зерттеу кезінде, мысалы, Альцгеймер ауруы сияқты неврологиялық ауруларды немесе Даун синдромымен байланысты анеуплоидияны зерттеуде белгілі бір деңгейде сәттілікке жетті. Сондай-ақ, олар қатерлі ісіктерге байланысты нақты онкогендерді зерттеу үшін де қолданылған. Олар электропорация/трансформация, тиісті вирустың көмегімен трансфекция немесе микроинъекция арқылы генетикалық аурулардың бұл модельдеріне жіберіледі. БАК-тар гендерді немесе қызығушылық тудыратын үлкен тізбектерді анықтау үшін де қолданылуы мүмкін, содан кейін БАК массивтерін пайдалана отырып, оларды адам хромосомасына бейімдеуге болады. БАК-тар осындай генетикалық зерттеулер үшін артықшылықты таңдау болып табылады, өйткені олар қайта құрылымдану қаупінсіз әлдеқайда үлкен тізбектерді қамтиды және сондықтан басқа клондау векторларына қарағанда тұрақтырақ.
BACs are now being utilized to a greater extent in modelling genetic diseases, often alongside transgenic mice. BACs have been useful in this field as complex genes may have several regulatory sequences upstream of the encoding sequence, including various promoter sequences that will govern a gene's expression level. BACs have been used to some degree of success with mice when studying neurological diseases such as Alzheimer's disease or as in the case of aneuploidy associated with Down syndrome. There have also been instances when they have been used to study specific oncogenes associated with cancers. They are transferred over to these genetic disease models by electroporation/transformation, transfection with a suitable virus or microinjection. BACs can also be utilized to detect genes or large sequences of interest and then used to map them onto the human chromosome using BAC arrays. BACs are preferred for these kind of genetic studies because they accommodate much larger sequences without the risk of rearrangement, and are therefore more stable than other types of cloning vectors.
Жұқпалы аурулар
Бірнеше ірі ДНК вирустары мен РНК вирустарының геномдары BAC ретінде клондалды. Бұл конструкциялар "жұқпалы клондар" деп аталады, себебі BAC конструкциясын жасушаларға трансфекциялау вирустық инфекцияны бастау үшін жеткілікті. Бұл BAC-тің жұқпалы қасиеттері герпес, покс вирустары және коронавирустар сияқты көптеген вирустарды зерттеуді жеңілдетті. Осы вирустардың молекулалық зерттеулері енді бактерияларда BAC-ті мутациялауға мүмкіндік беретін генетикалық тәсілдер арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Мұндай генетикалық тәсілдер гомологты рекомбинацияны жүзеге асыру үшін сызықтық немесе дөңгелек бағыттаушы векторларды пайдаланады.
The genomes of several large DNA viruses and RNA viruses have been cloned as BACs. These constructs are referred to as "infectious clones", as transfection of the BAC construct into host cells is sufficient to initiate viral infection. The infectious property of these BACs has made the study of many viruses such as the herpesviruses, poxviruses and coronaviruses more accessible. Molecular studies of these viruses can now be achieved using genetic approaches to mutate the BAC while it resides in bacteria. Such genetic approaches rely on either linear or circular targeting vectors to carry out homologous recombination.