ДНҚ құрылымы – жаңа генді жасушаға енгізу үшін қолданылатын вектордағы ДНҚ бөлігі. Көбейтілуі, экспрессиясы, жасалуы және жеткізілу әдістері туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
ДНҚ конструкциясы – мақсатты тіндерге немесе жасушаларға генетикалық материалды енгізу үшін қолданылатын векторда тасымалданатын, жасанды түрде жасалған ДНҚ сегменті. ДНҚ конструкциясы трансген деп аталатын ДНҚ кіріктірілісін қамтиды, ол кіріктірілген тізбекті мақсатты жасушада көбейтуге және/немесе экспрессиялауға мүмкіндік беретін трансформация векторы арқылы жеткізіледі. Бұл генді табиғи геннен клондауға немесе синтетикалық жолмен құрастыруға болады. Вектор физикалық, химиялық немесе вирустық әдістер арқылы жеткізілуі мүмкін. Әдетте, ДНҚ конструкцияларында қолданылатын векторларда репликацияның басталу нүктесі, көптеген клондау орындары және іріктеу маркері болады. ДНҚ конструкциялары бір генді тасымалдайтын бірнеше мың базалық жұптан (кбп) бастап, плазмидалар немесе бактериофагтар сияқты векторларды пайдалана отырып, немесе жасанды хромосома қолданылып, ірі масштабты геномдық зерттеулер үшін жүздеген кбп-ге дейін болуы мүмкін. 1982 жылы Джеффри Виейра және Жоахим Мессинг M13mp7-ден алынған pUC векторларын жасауды сипаттады, олар көптеген клондау орындарынан тұрады және әмбебап M13 праймерлері жиынтығын қолдана отырып, тиімдірек тізбектеуге және клондауға мүмкіндік береді. Үш жылдан кейін осы ғалымдар қазір кең таралған pUC19 плазмидасын жасады.
A DNA construct is an artificially designed segment of DNA borne on a vector that can be used to incorporate genetic material into a target tissue or cell. A DNA construct contains a DNA insert, called a transgene, delivered via a transformation vector which allows the insert sequence to be replicated and/or expressed in the target cell. This gene can be cloned from a naturally occurring gene, or synthetically constructed. The vector can be delivered using physical, chemical or viral methods. Typically, the vectors used in DNA constructs contain an origin of replication, a multiple cloning site, and a selectable marker. DNA constructs can be as small as a few thousand base pairs (kbp) of DNA carrying a single gene, using vectors such as plasmids or bacteriophages, or as large as hundreds of kbp for large scale genomic studies using an artificial chromosome. In 1982, Jeffrey Vieira and Joachim Messing described the development of M13mp7 derived pUC vectors that consist of a multiple cloning site and allow for more efficient sequencing and cloning using a set of universal M13 primers. Three years later, the currently popular pUC19 plasmid was engineered by the same scientists.
Құрылыс
ДНҚ-ның қызығушылық тудыратын тізбегіндегі генді қолданыстағы тізбектен клондықтап алуға немесе синтетикалық түрде жасауға болады. Организмде табиғи түрде кездесетін тізбекті клондықтап алу үшін, алдымен организмнің ДНҚ-сы шектеу ферменттерімен кесіледі. Бұл ферменттер ДНҚ тізбектерін таниды және мақсатты геннің маңында оларды кесіп тастайды. Содан кейін ген полимераза тізбектік реакциясы (ПТР) арқылы күшейтіледі. Әдетте, бұл процеске бастапқыда мақсатты тізбекке гибридтеу үшін праймерлер деп аталатын қысқа тізбектерді пайдалану кіреді; сонымен қатар, праймер тізбектеріне нүктелік мутациялар енгізіліп, мақсатты тізбекті өзгерту үшін әр циклда көшірілуі мүмкін.
The gene on a DNA sequence of interest can either be cloned from an existing sequence or developed synthetically. To clone a naturally occurring sequence in an organism, the organism's DNA is first cut with restriction enzymes, which recognize DNA sequences and cut them, around the target gene. The gene can then be amplified using polymerase chain reaction (PCR). Typically, this process includes using short sequences known as primers to initially hybridize to the target sequence; in addition, point mutations can be introduced in the primer sequences and then copied in each cycle in order to modify the target sequence.
Жеткізу тәсілдері
ДНҚ конструкциясын жеткізудің үш негізгі түрі бар: физикалық, химиялық және вирустық. Химиялық әдістер ДНҚ-ны жеткізу үшін химиялық реакцияларды пайдаланады, оларға кальций фосфатын қолдана отырып клеткаларды қабілетті ету арқылы трансформациялау, сондай-ақ липидтік нанобөлшектер арқылы жеткізу кіреді. Вирустық әдістер ДНҚ-ны жеткізу үшін әртүрлі вирустық векторларды қолданады, мысалы аденовирус, лентивирус және герпес симплекс вирусы.
There are three general categories of DNA construct delivery: physical, chemical, and viral. Chemical methods rely on chemical reactions to deliver the DNA and include transformation with cells made competent using calcium phosphate as well as delivery via lipid nanoparticles. Viral methods use a variety of viral vectors to deliver the DNA, including adenovirus, lentivirus, and herpes simplex virus
Векторлық құрылым
Нысаналы геннен басқа, векторда үш маңызды элемент бар: репликацияның басталу нүктесі, таңдау маркері және көптеген клондау орны. Репликацияның басталу нүктесі – ДНК репликация процесін іске қосатын, вектордың өзін-өзі көбейтуіне мүмкіндік беретін ДНК тізбегі. Көптеген клондау орнында бірнеше шектеу ферменттерінің байланысу орындары болады, бұл векторға әртүрлі ДНК тізбектерін енгізуді жеңілдетеді. Таңдау маркері, иесі жасушада оңай анықтауға болатын белгілі бір қасиетті береді, соның арқасында трансформация сәтті болды ма, жоқ па, білуге болады. Ең көп қолданылатын таңдау маркерлері – антибиотикке төзімділік гендері, сондықтан конструкциясы жоқ иесі жасушалар антибиотик әсерінен өліп, тек конструкциясы бар жасушалар ғана тірі қалады. Бактериялық плазмидтер – бактерияларда табиғи түрде көбейетін ДНК-ның дөңгелек бөліктері. Бактериофаг векторлары – бактерияларды жұқтырып, өз ДНК-сын көбейтетін вирустар. Фосмидтер – бактериялық F плазмидтері мен λ фагты клондау әдістерінің гибриді. Инсерттер алдын ала фаг бөлшектеріне жинақталады, содан кейін ~45 кбп көлемде сақтай алатын иесі жасушаға енгізіледі. Олар көбінесе ДНК кітапханасын жасау үшін қолданылады, себебі олардың тұрақтылығы жоғары.
In addition to the target gene, there are three important elements in a vector: an origin of replication, a selectable marker, and a multiple cloning site. An origin of replication is a DNA sequence that starts the process of DNA replication, allowing the vector to clone itself. A multiple cloning site contains binding sites for several restriction enzymes, making it easier to insert different DNA sequences into the vector. A selectable marker confers some trait that can be easily selected for in a host cell, so that it can be determined whether transformation was successful. The most common selectable markers are genes for antibiotic resistance, so that host cells without the construct will die off when exposed to the antibody and only host cells with the construct will remain.]] Bacterial plasmids are circular sections of DNA that naturally replicate in bacteria. Bacteriophage Vectors are viruses that can infect bacteria and replicate their own DNA. Fosmids are a hybrid between bacterial F plasmids and λ phage cloning techniques. Inserts are pre packaged into phage particles, then inserted into the host cell with the ability to hold ~45 kbp. They are typically used to generate a DNA library due to their increased stability.
Қолданбалар
ДНК конструкциялары табиғи және гендік өзгертілген мутантты ақуыздарды қоса, ақуыздарды өндіруге қолданылуы мүмкін. Бұл ақуыздар фармацевтикалық препараттар мен антиденелер сияқты емдік өнімдер жасауға пайдаланылуы мүмкін. ДНК конструкциялары промоторлар мен тежегіштер сияқты реттеуші тізбектерді экспрессиялау арқылы басқа гендердің экспрессия деңгейін өзгерте алады. Сонымен қатар, ДНК конструкцияларын геномдық кітапханалар құру, клондалған ДНК-ны тізбектеу және РНК мен ақуыз экспрессиясын зерттеу сияқты зерттеу мақсатында қолдануға болады.
DNA constructs can be used to produce proteins, including both naturally occurring proteins and engineered mutant proteins. These proteins can be used to make therapeutic products, such as pharmaceuticals and antibodies. DNA constructs can also change the expression levels of other genes by expressing regulatory sequences such as promoters and inhibitors. Additionally, DNA constructs can be used for research such as creating genomic libraries, sequencing cloned DNA, and studying RNA and protein expression.