Μοριακή κλωνοποίηση
Η μοριακή κλωνοποίηση είναι ένα είδος εργασίας στη μοριακή βιολογία. Χρησιμοποιείται για τη συναρμολόγηση ανασυνδυασμένων μορίων DNA και για την καθοδήγηση του πολλαπλασιασμού τους μέσα σε οργανισμούς-ξενιστές. Η χρήση της λέξης κλωνοποίηση σημαίνει ότι ένα μόριο DNA από ένα μόνο ζωντανό κύτταρο χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός μεγάλου πληθυσμού κυττάρων που περιέχουν πανομοιότυπα μόρια DNA. Οι μέθοδοι μοριακής κλωνοποίησης είναι κεντρικές σε πολλούς τομείς της σύγχρονης βιολογίας και ιατρικής.
Η μοριακή κλωνοποίηση χρησιμοποιεί γενικά αλληλουχίες DNA από δύο διαφορετικούς οργανισμούς: το είδος που αποτελεί την πηγή του προς κλωνοποίηση DNA και το είδος που θα χρησιμεύσει ως ζωντανός ξενιστής για τον πολλαπλασιασμό (αντιγραφή) του ανασυνδυασμένου DNA.
Σε ένα πείραμα μοριακής κλωνοποίησης, το προς κλωνοποίηση DNA λαμβάνεται από έναν οργανισμό ενδιαφέροντος και στη συνέχεια επεξεργάζεται με ένζυμα στον δοκιμαστικό σωλήνα για να προκύψουν μικρότερα τμήματα DNA. Αυτά τα θραύσματα εν συνεχεία ενώνονται με DNA φορέα για την παραγωγή ανασυνδυασμένων μορίων DNA. Στη συνέχεια, το ανασυνδυασμένο DNA εισάγεται σε έναν οργανισμό ξενιστή (συνήθως ένα εύκολο στην ανάπτυξη, καλοήθες, εργαστηριακό στέλεχος βακτηρίων E. coli). Έτσι παράγεται ένας πληθυσμός οργανισμών στον οποίο τα ανασυνδυασμένα μόρια DNA αναπαράγονται μαζί με το DNA του ξενιστή. Επειδή περιέχουν ξένα τμήματα DNA, πρόκειται για "διαγονιδιακούς" ή γενετικά τροποποιημένους μικροοργανισμούς (ΓΤΟ).
Η διαδικασία αυτή εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι ένα μόνο βακτηριακό κύτταρο μπορεί να προκληθεί για να προσλάβει και να αναπαραγάγει ένα μόνο ανασυνδυασμένο μόριο DNA. Αυτό το μεμονωμένο κύτταρο μπορεί στη συνέχεια να επεκταθεί εκθετικά για να δημιουργήσει μια μεγάλη ποσότητα βακτηρίων, καθένα από τα οποία περιέχει αντίγραφα του αρχικού ανασυνδυασμένου μορίου. Έτσι, τόσο ο προκύπτων βακτηριακός πληθυσμός όσο και το ανασυνδυασμένο μόριο DNA αναφέρονται συνήθως ως "κλώνοι". Αυστηρά μιλώντας, το ανασυνδυασμένο DNA αναφέρεται στα μόρια DNA, ενώ η μοριακή κλωνοποίηση αναφέρεται στις πειραματικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγησή τους.
Ιστορία
Η ιδέα της χρήσης της μοριακής κλωνοποίησης για την παραγωγή ανασυνδυασμένου DNA επινοήθηκε από τον Paul Berg, ο οποίος κέρδισε το βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1980, από κοινού με τους Walter Gilbert και Fred Sanger.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Ε: Τι είναι η μοριακή κλωνοποίηση;
Α: Η μοριακή κλωνοποίηση είναι ένας κλάδος της μοριακής βιολογίας που χρησιμοποιείται για τη συναρμολόγηση ανασυνδυασμένων μορίων DNA και τον έλεγχο της αντιγραφής τους στον οργανισμό-ξενιστή.
Ε: Πώς λειτουργεί η διαδικασία μοριακής κλωνοποίησης;
Α: Σε ένα πείραμα μοριακής κλωνοποίησης, το προς κλωνοποίηση DNA λαμβάνεται από τον οργανισμό που ενδιαφέρει και στη συνέχεια επεξεργάζεται με ένζυμα σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα για να ληφθούν μικρότερα τμήματα DNA. Αυτά τα θραύσματα συνδυάζονται στη συνέχεια με το DNA του φορέα για την παραγωγή ανασυνδυασμένων μορίων DNA. Στη συνέχεια, το ανασυνδυασμένο DNA μεταφέρεται στον οργανισμό ξενιστή (συνήθως ένα εύκολα αναπτυσσόμενο, καλοήθες στέλεχος του E. coli). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός πληθυσμού οργανισμών στον οποίο τα ανασυνδυασμένα μόρια DNA αναπαράγονται με το DNA του ξενιστή.
Q: Τι περιέχουν αυτοί οι κλώνοι;
Α: Οι κλώνοι περιέχουν ξένα τμήματα DNA, γεγονός που τους καθιστά διαγονιδιακούς ή γενετικά τροποποιημένους μικροοργανισμούς (ΓΤΟ).
Ερ: Πόσα βακτηριακά κύτταρα μπορούν να προκληθούν για να προσλάβουν και να αναπαραγάγουν ένα ανασυνδυασμένο μόριο;
Α: Ένα βακτηριακό κύτταρο μπορεί να προκληθεί για να προσλάβει και να αναπαραγάγει ένα ανασυνδυασμένο μόριο.
Ερ: Τι συμβαίνει όταν αυτό το μεμονωμένο κύτταρο πολλαπλασιάζεται;
Α: Όταν αυτό το μεμονωμένο κύτταρο πολλαπλασιάζεται, μπορεί να παράγει μεγάλο αριθμό βακτηρίων, καθένα από τα οποία περιέχει αντίγραφα του αρχικού ανασυνδυασμένου μορίου.
Ερ: Υπάρχει διαφορά μεταξύ "ανασυνδυασμένης" και "μοριακής κλωνοποίησης";
Α: Αυστηρά μιλώντας, ο όρος "ανασυνδυασμός" αναφέρεται στα πραγματικά μόρια DNA, ενώ ο όρος "μοριακή κλωνοποίηση" αναφέρεται στις πειραματικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγησή τους.
