Τι είναι τα πλασμίδια;

Μέσα σε πολλά διαφορετικά βακτήρια, μικρά κυκλικά κομμάτια DNA μπορούν να βρεθούν στο κυτταρόπλασμα. Αυτοί οι κύκλοι DNA είναι γνωστοί ως πλασμίδια και είναι ξεχωριστοί από το χρωμοσωμικό DNA ή το DNA που μεταφέρει τα γονίδια για τα βακτηριακά κύτταρα. Πολλά αντίγραφα των πλασμιδίων υπάρχουν συχνά ανά πάσα στιγμή στο βακτηριακό κύτταρο. Τα πλασμίδια παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο στη γενετική μηχανική, ιδιαίτερα στην κλωνοποίηση γονιδίων.

Όταν τα γονίδια κλωνοποιούνται, η διαδικασία λαμβάνει χώρα συνήθως μέσα στα βακτήρια. Για να μπει το γονίδιο που πρόκειται να κλωνοποιηθεί στα βακτήρια, είναι απαραίτητος ένας φορέας. Ένα πλασμίδιο είναι αυτό που χρησιμοποιείται ως φορέας, καθώς μπορεί να περάσει εύκολα από το ένα κύτταρο στο άλλο.

Υπάρχει ένας αριθμός βημάτων που εμπλέκονται στην κλωνοποίηση γονιδίων πριν από την εισαγωγή ενός πλασμιδίου σε ένα κύτταρο ξενιστή. Πρώτον, το γονίδιο που πρόκειται να αντιγραφεί πρέπει να απομονωθεί, όπως και τα πλασμίδια που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν ως φορείς. Μόλις γίνει αυτό, το γονίδιο πρέπει να εισαχθεί στο DNA του πλασμιδίου. Το πλασμίδιο στη συνέχεια εισάγεται στο βακτηριακό κύτταρο ξενιστή για αντιγραφή.

Για την απομόνωση πλασμιδίων από βακτηριακά κύτταρα, τα κύτταρα πρέπει αρχικά να υποβληθούν σε επεξεργασία με ένζυμα για τη διάσπαση των κυτταρικών τοιχωμάτων των βακτηρίων. Το μεγαλύτερο χρωμοσωμικό DNA διαχωρίζεται από τα μικρότερα πλασμίδια χρησιμοποιώντας φυγόκεντρο. Το απομονωμένο πλασμιδικό DNA είναι τώρα έτοιμο για την εισαγωγή του γονιδίου σε αυτό.

Τα πλασμίδια αποτελούνται από έναν δίκλωνο κύκλο DNA. Για να εισαχθεί το επιθυμητό γονίδιο, το πλασμιδικό DNA κόβεται με ένζυμα περιορισμού. Αυτά τα ένζυμα κόβουν το DNA μόνο σε πολύ συγκεκριμένες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων. Μόλις κοπεί το πλασμιδικό DNA, αλληλουχίες συνδέτη προστίθενται στα χαλαρά άκρα που σχετίζονται με τα άκρα του γονιδίου που πρόκειται να εισαχθεί. Αυτό διασφαλίζει ότι το γονίδιο ταιριάζει ακριβώς στο πλασμίδιο.

Μόλις το γονίδιο έχει εισαχθεί στο πλασμίδιο, είναι τώρα έτοιμο να εισαχθεί σε ένα ζωντανό βακτήριο. Τα βακτήρια αναπαράγουν τα πλασμίδια τους έτσι ώστε ένα μόνο κύτταρο να μπορεί να περιέχει πολλά αντίγραφα. Μπορεί να υπάρχουν έως και 200 ​​αντίγραφα ενός μόνο πλασμιδίου μέσα σε ένα βακτήριο. Εάν το πλασμίδιο εισαχθεί σε πολλά βακτηριακά κύτταρα, πολλά αντίγραφα του γονιδίου μπορούν να παραχθούν σχετικά γρήγορα, ιδιαίτερα καθώς τα βακτηριακά κύτταρα αναπαράγονται περίπου κάθε 20 λεπτά.

Αυτή είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ανθρώπινης ινσουλίνης. Το γονίδιο που κωδικοποιεί την ινσουλίνη απομονώθηκε και εισήχθη σε ένα πλασμίδιο. Όλα τα πλασμίδια που περιείχαν το γονίδιο της ινσουλίνης στη συνέχεια εισήχθησαν σε ένα βακτήριο, όπου αντιγράφηκαν. Στη συνέχεια, τα βακτήρια συνέχισαν να αναπαράγονται, έτσι ώστε πολλά εκατομμύρια κύτταρα που περιέχουν το γονίδιο της ινσουλίνης να μπορούν να δημιουργηθούν σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Αυτό το κλωνοποιημένο γονίδιο παρέχει τώρα μια αξιόπιστη πηγή για την ανθρώπινη ινσουλίνη.