Введение
Бактериальная искусственная хромосома (BAC) – это ДНК-конструкция, основанная на функциональной F-плазмиде (или плазмиде фертильности), используемая для трансформации и клонирования в бактериях, обычно *E. coli*. F-плазмиды играют важную роль, поскольку содержат гены партиционирования, способствующие равномерному распределению плазмид после деления бактериальных клеток. Обычно размер вставки в бактериальную искусственную хромосому составляет 150–350 кбп. Аналогичный вектор клонирования, называемый PAC, также был получен из ДНК бактериофага P1. BAC часто используются для секвенирования геномов организмов в геномных проектах, например, в проекте «Геном человека». Небольшой фрагмент ДНК организма амплифицируется в виде вставки в BAC, а затем секвенируется. Впоследствии секвенированные фрагменты собираются *in silico*, что позволяет получить геномную последовательность организма. BAC были заменены более быстрыми и менее трудоемкими методами секвенирования, такими как секвенирование всего генома и, в последнее время, секвенирование нового поколения.
Общие компоненты генов
repE для репликации плазмид и регуляции числа копий. parA и parB для партиционирования ДНК F-плазмиды в дочерние клетки при делении, обеспечивая стабильное поддержание BAC. Селективный маркер для устойчивости к антибиотикам; некоторые BAC также содержат lacZ в месте клонирования для сине-белого скрининга. T7 и Sp6 фаговые промоторы для транскрипции вставленных генов.
Наследственное заболевание
В настоящее время бактериальные искусственные хромосомы (БИК) все шире используются для моделирования генетических заболеваний, часто в сочетании с трансгенными мышами. БИК оказались полезными в этой области, поскольку сложные гены могут содержать несколько регуляторных последовательностей, расположенных выше кодирующей области, включая различные промоторные последовательности, определяющие уровень экспрессии гена. БИК с определенным успехом применялись при изучении неврологических заболеваний у мышей, таких как болезнь Альцгеймера, а также при изучении анеуплоидии, связанной с синдромом Дауна. Также были случаи их использования для исследования специфических онкогенов, связанных с раковыми заболеваниями. Перенос БИК в модели генетических заболеваний осуществляется посредством электропорации/трансформации, трансфекции с использованием подходящего вируса или микроинъекции. БИК также могут быть использованы для выявления генов или крупных последовательностей, представляющих интерес, и последующего картирования их на человеческой хромосоме с помощью БИК-массивов. БИК предпочтительны для подобных генетических исследований, поскольку позволяют клонировать значительно более крупные последовательности без риска перестройки, и, следовательно, более стабильны, чем другие типы клонирующих векторов.
Инфекционные болезни
Геномы нескольких крупных ДНК-вирусов и РНК-вирусов были клонированы в виде бактериальных искусственных хромосом (BAC). Эти конструкции называют «инфекционными клонами», поскольку трансфекция конструкции BAC в клетки-хозяева достаточна для запуска вирусной инфекции. Инфекционные свойства этих BAC значительно упростили изучение многих вирусов, таких как герпесвирусы, поксвирусы и коронавирусы. Молекулярные исследования этих вирусов теперь можно проводить, используя генетические подходы для внесения мутаций в BAC, пока он находится в бактериях. Эти генетические подходы основаны на использовании линейных или циркулярных векторов нацеливания для проведения гомологичной рекомбинации.