Ένα πλασμίδιο είναι ένα κυκλικό κομμάτι DNA που βρίσκεται σε πολλά βακτήρια. Το πιο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό των πλασμιδίων είναι ότι αντιγράφονται ανεξάρτητα από το κύριο DNA του ξενιστή. Συχνά ένα πλασμίδιο χρησιμοποιείται στην τεχνολογία ανασυνδυασμένης κλωνοποίησης για την κλωνοποίηση γονιδίων που απομονώθηκαν πρόσφατα. Είναι επίσης πολύ κοινή η χρήση ενός ανασυνδυασμένου πλασμιδίου για την έκφραση μεγάλων ποσοτήτων ενός γνωστού γονιδίου για τη λήψη RNA ή πρωτεΐνης από αυτό. Αυτή η έκφραση ανασυνδυασμένου γονιδίου ήταν απαραίτητη για τη βιομηχανία βιοτεχνολογίας.
Τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια αναπτύχθηκαν για πρώτη φορά στον εργαστηριακό αρουραίο του βακτηριακού κόσμου, Escherichia coli. Πολλοί άλλοι τύποι βακτηρίων μπορούν να φιλοξενήσουν τέτοια πλασμίδια. Αυτά τα κομμάτια αυτοαναπαραγόμενου DNA μπορούν να μεταφερθούν φυσικά μεταξύ διαφορετικών τύπων βακτηρίων. Παρόλα αυτά, μερικές φορές ήταν δύσκολο να εισαχθούν τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια σε άλλα είδη βακτηρίων.
Η κύρια διαδικασία για την εισαγωγή του DNA σε άλλα κύτταρα είναι γνωστή ως μετασχηματισμός, κατά τον οποίο τα βακτήρια αντιμετωπίζονται με χημικές ουσίες που τα καθιστούν πιο πιθανό να προσλάβουν ξένο DNA. Μια άλλη τεχνική περιλαμβάνει το σοκ των βακτηρίων με ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό είναι γνωστό ως ηλεκτροδιάτρηση.
Οι λόγοι για τη δημιουργία ενός ανασυνδυασμένου πλασμιδίου ποικίλλουν. Συχνά, όταν το DNA απομονώνεται για πρώτη φορά από έναν συγκεκριμένο ιστό ή οργανισμό, μετασχηματίζεται σε πλασμίδια για να δημιουργηθεί μια βιβλιοθήκη. Στη συνέχεια, το DNA μπορεί να εξαχθεί από μεμονωμένες αποικίες. Στη συνέχεια, μπορούν να ελεγχθούν με προσδιορισμό αλληλουχίας DNA για να προσδιοριστεί ποιοι τύποι γονιδίων υπάρχουν, εάν οι αλληλουχίες υπάρχουν σε μια βάση δεδομένων. Μερικές φορές κλωνοποιούνται γονίδια με άγνωστες λειτουργίες.
Σε άλλες περιπτώσεις, το γονιδιακό προϊόν είναι γνωστό, αλλά οι ερευνητές επιθυμούν να εκφράσουν μεγάλες ποσότητες από αυτό για περαιτέρω μελέτη. Το γονίδιο μπορεί να κλωνοποιηθεί σε ανασυνδυασμένα πλασμίδια που είναι φορείς υπερέκφρασης. Έχουν σχεδιαστεί ειδικά για να παράγουν μεγάλες ποσότητες RNA ή πρωτεΐνης. Αυτό ήταν ιδιαίτερα πολύτιμο για τις ανασυνδυασμένες ανθρώπινες πρωτεΐνες, οι οποίες προηγουμένως ήταν συχνά διαθέσιμες μόνο από πτώματα, καθιστώντας πολύ δύσκολη τη μελέτη της λειτουργίας ενός συγκεκριμένου γονιδίου.
Διάφοροι παράγοντες εμπλέκονται στην κατασκευή ενός πλασμιδίου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη μοριακή κλωνοποίηση. Το πλασμίδιο πρέπει να έχει επιλέξιμο δείκτη. Αυτό καθιστά δυνατή την επιλογή ενός κυττάρου με το γονίδιο. Κανονικά, ο πληθυσμός των κυττάρων που δεν διαθέτουν το γονίδιο με τον δείκτη είναι πολύ μεγαλύτερος από τον αριθμό των κυττάρων που το φέρουν. Γενικά ένα ανασυνδυασμένο πλασμίδιο έχει αντοχή σε ένα αντιβιοτικό ή μπορεί να αναπτυχθεί απουσία συγκεκριμένου αμινοξέος.
Ένα τέτοιο πλασμίδιο χρειάζεται μια αρχή αντιγραφής ώστε να μπορεί να αρχίσει να συνθέτει το ανασυνδυασμένο DNA του. Επιπλέον, ένα ανασυνδυασμένο πλασμίδιο απαιτεί ένα σύνολο ειδικών αλληλουχιών για να επιτραπεί σε ένα ένζυμο περιορισμού να διασπάσει το DNA για να επιτρέψει σε ένα γονίδιο να εισαχθεί στον φορέα κλωνοποίησης. Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός περιοριστικών ενζύμων που είναι εξαιρετικά εξειδικευμένα για συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA που πρέπει να υπάρχουν εκεί που ξεκινά και τελειώνει το γονίδιο.
Παραδοσιακά στελέχη βακτηρίων έχουν χρησιμοποιηθεί για την κλωνοποίηση DNA εδώ και δεκαετίες. Επιπλέον, υπάρχουν νέα κιτ που χρησιμοποιούν ειδικά κατασκευασμένα βακτηριακά στελέχη για να διευκολύνουν την υπερέκφραση του γονιδιακού προϊόντος. Συνδυάζουν την τεχνολογία για την κλωνοποίηση ενός γονιδίου με μια μέθοδο που επιτρέπει τον εύκολο καθαρισμό της πρωτεΐνης που εκφράζεται από το γονίδιο μόλις κλωνοποιηθεί στο ανασυνδυασμένο πλασμίδιο.