Molekulaarinen kloonaus
Molekyylikloonaus on eräs molekyylibiologian työlaji. Sitä käytetään yhdistelmä-DNA-molekyylien kokoamiseen ja niiden monistumisen ohjaamiseen isäntäorganismissa. Kloonaus-sanan käyttö tarkoittaa, että yhdestä elävästä solusta peräisin olevaa DNA-molekyyliä käytetään luomaan suuri solupopulaatio, joka sisältää identtisiä DNA-molekyylejä. Molekyylikloonausmenetelmät ovat keskeisiä monilla nykyaikaisen biologian ja lääketieteen aloilla.
Molekyylikloonauksessa käytetään yleensä DNA-sekvenssejä kahdesta eri organismista: lajista, joka on kloonattavan DNA:n lähde, ja lajista, joka toimii elävänä isäntänä rekombinantti-DNA:n lisääntymiselle (monistamiselle).
Molekyylikloonauskokeessa kloonattavaa DNA:ta saadaan kiinnostavasta organismista, minkä jälkeen sitä käsitellään entsyymeillä koeputkessa pienempien DNA-fragmenttien saamiseksi. Nämä pätkät yhdistetään sitten vektorin DNA:han rekombinantti-DNA-molekyylien tuottamiseksi. Rekombinantti-DNA siirretään sitten isäntäorganismiin (tyypillisesti helposti kasvatettavaan, hyvänlaatuiseen E. coli -bakteerikantaan). Näin saadaan aikaan organismipopulaatio, jossa rekombinantti-DNA-molekyylit monistuvat isäntä-DNA:n kanssa. Koska ne sisältävät vieraita DNA-pätkiä, ne ovat "siirtogeenisiä" tai geneettisesti muunnettuja mikro-organismeja (GMO).
Tässä prosessissa hyödynnetään sitä, että yksittäinen bakteerisolu voidaan saada ottamaan vastaan ja monistamaan yksittäinen yhdistetty DNA-molekyyli. Tätä yksittäistä solua voidaan sitten laajentaa eksponentiaalisesti, jolloin syntyy suuri määrä bakteereja, joista jokainen sisältää kopioita alkuperäisestä rekombinanttimolekyylistä. Näin ollen sekä syntyvää bakteeripopulaatiota että rekombinantti-DNA-molekyyliä kutsutaan yleisesti "klooneiksi". Tarkkaan ottaen rekombinantti-DNA:lla tarkoitetaan DNA-molekyylejä, kun taas molekyylikloonauksella tarkoitetaan kokeellisia menetelmiä, joita käytetään niiden kokoamiseen.
Historia
Idean molekyylikloonauksen käyttämisestä rekombinantti-DNA:n tuottamiseen keksi Paul Berg, joka sai kemian Nobel-palkinnon vuonna 1980 yhdessä Walter Gilbertin ja Fred Sangerin kanssa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on molekyylikloonaus?
V: Molekyylikloonaus on molekyylibiologian työlaji, jota käytetään rekombinanttisten DNA-molekyylien kokoamiseen ja niiden monistumisen ohjaamiseen isäntäorganismissa.
K: Miten molekyylikloonausprosessi toimii?
V: Molekyylikloonauskokeessa kloonattavaa DNA:ta saadaan kiinnostavasta organismista, minkä jälkeen sitä käsitellään entsyymeillä koeputkessa pienempien DNA-fragmenttien saamiseksi. Nämä fragmentit yhdistetään sitten vektorin DNA:han, jolloin saadaan rekombinantti-DNA-molekyylejä. Rekombinantti-DNA siirretään sitten isäntäorganismiin (tyypillisesti helposti kasvatettavaan, hyvänlaatuiseen E. coli -bakteerikantaan). Näin saadaan aikaan organismipopulaatio, jossa rekombinantti-DNA-molekyylit monistuvat isäntä-DNA:n kanssa.
K: Mitä nämä kloonit sisältävät?
V: Kloonit sisältävät vieraita DNA-fragmentteja, mikä tekee niistä siirtogeenisiä tai geneettisesti muunnettuja mikro-organismeja (GMO).
K: Kuinka monta bakteerisolua voidaan saada ottamaan ja monistamaan yksi rekombinantti molekyyli?
V: Yksi bakteerisolu voidaan saada ottamaan ja monistamaan yksi rekombinantti molekyyli.
K: Mitä tapahtuu, kun tämä yksittäinen solu monistuu?
V: Kun tämä yksittäinen solu monistuu, se voi tuottaa suuren määrän bakteereja, joista jokainen sisältää kopioita alkuperäisestä rekombinantti-molekyylistä.
K: Onko "rekombinanttisen" ja "molekyylikloonauksen" välillä eroa?
V: Tarkkaan ottaen "rekombinantti" viittaa varsinaisiin DNA-molekyyleihin, kun taas "molekyylikloonaus" viittaa niiden kokoamiseen käytettyihin kokeellisiin menetelmiin.
