Mikä on bakteerien keinotekoinen kromosomi?

Bakteerinen keinotekoinen kromosomi (BAC) on yksi välineistä, joita kutsutaan vektoreiksi, joita mikrobiologit käyttävät geenien lisäämiseen bakteereihin – yleensä e coliin. Geenien lisääminen muuttaa bakteerin ominaisuuksia prosessissa, jota kutsutaan transformaatioksi. Tutkija voi muuttaa bakteerikantaa BAC: n avulla ja verrata sitten muuttuneita bakteereja muuttumattomiin kantoihin selvittääkseen, mikä rooli lisättyillä geeneillä on solubiologiassa. Vaikka tutkijat käyttävät kaikkia vektoreita samalla tavalla, BAC on huomionarvoista, koska se pystyy kuljettamaan paljon enemmän geneettistä materiaalia kuin kilpailevat työkalut.

Vuosien mittaan tiedemiehet ovat kehittäneet useita erilaisia ​​vektoreita bakteerien geneettisen rakenteen muuttamiseksi. Suurin osa niistä luodaan muokkaamalla faageja – viruksia, jotka tartuttavat vain bakteerisoluja – tai rakenteita, joita kutsutaan plasmideiksi. Bakteerinen keinotekoinen kromosomi on yksi monista plasmidipohjaisista vektoreista. Plasmidit ovat vapaasti kelluvia DNA-renkaita, joita monet bakteerit sisältävät kromosomaalisen DNA: nsa lisäksi. Niitä ei pidetä erillisenä elämänmuodona, mutta ne kuitenkin käyttäytyvät organismin kaltaisen organismin tavoin: ne voivat lisääntyä riippumatta bakteereista, joissa he “elävät”.

Plasmidit, kuten bakteerien keinotekoinen kromosomi, työnnetään bakteereihin käyttämällä elektroporaatiota. Elektroporaatioon liittyy solukalvon häiritseminen sähköiskulla, joka luo väliaikaisia ​​aukkoja, joiden läpi molekyylejä voidaan lisätä. BAC: n edeltäjiä olivat modifioidut plasmidit, joilla oli sellaisia ​​eksoottisia nimiä kuin kosmidi ja fosmidi. Nämä usein turhauttavat tutkimusyritykset, koska niissä voisi olla vain muutamia kymmeniä tuhansia DNA -emäspareja, mikä riittää vain hyvin pienten geenien lisäämiseen.

Vuonna 1992 Kalifornian teknologiainstituutin tutkija Hiroaki Shizuya loi ensimmäisen bakteerien keinotekoisen kromosomin muokkaamalla F-tekijäksi kutsuttua plasmidia. Bakteerit käyttävät F-tekijäplasmideja luonnollisesti siirtämään DNA: ta solusta toiseen ympäristörasituksen aikana geneettisen vaihtelevuuden ja selviytymistodennäköisyyden lisäämiseksi. Toisin kuin edeltäjänsä, BAC voisi kuljettaa suuria geenejä, joissa on satoja tuhansia DNA -emäspareja, tai useita geenejä kerralla.

Useita suuria BAC -kirjastoja ylläpitävät nyt yliopistot, yksityinen teollisuus ja viranomaisryhmät. Tutkittavien geenien lisäksi monet BAC: t sisältävät työkaluja, jotka helpottavat tutkimusta. Esimerkiksi jotkut BAC: t sisältävät geenejä, jotka muuttavat bakteerit sinisiksi tai saavat hehkumaan tunnistamisen helpottamiseksi. Jotkut sisältävät geenejä, jotka tekevät isännän resistentiksi tietyille vasta -aineille. Viljelmät voidaan puhdistaa huuhtelemalla ne kyseisellä vasta -aineella ja tappamalla kaikki bakteerit paitsi ne, jotka kantavat BAC: ta.

Koska bakteerit lisääntyvät nopeasti, bakteerien keinotekoista kromosomia voidaan käyttää myös suurten määrien tietyn geneettisen sekvenssin kloonaamiseen tutkimusta varten. Tämä on mahdollistanut paremman tutkimuksen laboratorio -olosuhteissa hitaasti tai arvaamattomasti kasvavien organismien genomeista. Kloonauskyky on nopeuttanut sairauksien hoitotutkimusta mahdollistamalla tehokkaiden viruslääkkeiden ja antibakteeristen lääkkeiden nopeamman tunnistamisen. Se on myös mahdollistanut muiden organismien geneettiseen muuntamiseen käytettävien sekvenssien tehokkaamman tuotannon tutkimukseen ja teollisuuteen.