فیلم آموزشی مراحل مهندسی ژنتیک

مراحل مهندسی ژنتیک

یکی از اهداف مهندسی ژنتیک تولید انبوه ژن و فراورده های آن است. تولید انبوه ژن با همسانه سازی دنا  انجام می شود.

کلون کردن دنا:  جداسازی یک یا چند ژن و تکثیر آنها را همسانه سازی دِنا می گویند.

در همسانه سازی دِنا مادۀ وراثتی با ابزارهای مختلفی در خارج از یاخته تهیه و به وسیلۀ یک ناقل همسانه سازی(وکتور) به درون ژنوم میزبان منتقل می شود. هدف از این کار تولید مقادیر زیادی از دنای خالص است که می تواند برای 1. دست ورزی 2. تولید یک مادۀ بخصوص 3. مطالعه مورد استفاده قرار گیرد.

• در کلون کردن ژن، تولید دنای نوترکیب در خارج از یاخته انجام می شود ولی تکثیر آن درون یک یاخته میزبان صورت می گیرد.
• دنای نوترکیب : دنایی که ترکیب آن تغییر کرده و دارای اطلاعات ژنی جدیدی می باشد.
• در مهندسی ژنتیک علاوه بر تولید دنای نوترکیب می توان پروتئین هایی مانند اینترفرون را نیز تولید نمود.

مراحل همسانه سازی دنا:

1. جداسازی قطعه ای دنا
2. اتصال قطعه دنای مورد نظر و تشکیل دنای نوترکیب
3. وارد کردن دنای نوترکیب به یاخته میزبان
4. جداسازی یاخته های نوترکیب

1. جداسازی قطعه ای از دِنا:

• این کار به وسیلۀ آنزیم های برش دهنده انجام می شود.
• این آنزیم ها در باکتری ها وجود دارند و قسمتی از سامانۀ دفاعی آنها در مقابل ویروس ها محسوب می شوند.
• اولین مرحله از همسانه سازی که جداسازی ژن ها است، به وسیلۀ آنزیم های برش دهنده انجام می شود.
• این آنزیم ها توالی های نوکلئوتیدی خاصی را در دنا تشخیص و برش می دهند. به این توالی جایگاه تشخیص آنزیم گفته می شود.
• مثلاً آنزیم EcoR1 توالی شش نوکلئوتیدی GAATTC در یک رشته و CTTAAG در رشته مقابل آن را شناسایی و برش می دهد.
• در این توالی که دارای 6 جفت نوکلئوتید است، هر رشته مشابه رشته دیگر ولی بصورت معکوس است.
• در هر رشته نیز نوکلئوتید ها دو به دو با هم مکمل هستند.
• در هر جایگاه تشخیص تعداد نوکلئوتید ها حتماً بایستی زوج باشد که در این مورد نیز 6 عدد است.

انتهای چسبنده:

در نتیجه استفاده از آنزیم ، انتهایی از مولکول دنا ایجاد می شود که یک رشته آن بلندتر از رشته مقابل است و به آن انتهای چسبنده می گویند. استفاده از آنزیم های برش دهنده، دنا را به قطعات کوتاه تری تبدیل می کند. این قطعات را با روش های خاصی جدا می کنند و تشخیص می دهند.

2. اتصال قطعه دِنا به ناقل(وکتور) و تشکیل دِنای نوترکیب:

 مرحله بعدی، اتصال قطعه دنای جداسازی شده به ناقل همسانه سازی است. این ناقلین، توالی های دنایی هستند که در خارج از کروموزوم اصلی قرار دارند و می توانند مستقل از آن تکثیر شوند.

پلازمید:

• یکی از این مولکول ها دیسَک (پلازمید) باکتری است.
• دیسَک یک مولکول دنای دو رشته ای و حلقوی خارج فام تنی است که معمولاً درون باکتری ها و بعضی قارچ ها مثل مخمرها وجود دارد و می تواند مستقل از ژنوم میزبان همانندسازی کند.

آنزیم اتصال دهنده (لیگاز):

در ساخت یک دنای نوترکیب، قطعه دنای حاوی توالی موردنظر در دنای ناقل جاسازی می شود. دانستید که برای جداسازی قطعه دنای مورد نظر از نوعی آنزیم برش دهنده استفاده می شود.

3. وارد کردن دِنای نوترکیب به یاخته میزبان:

• در این مرحله، دنای نوترکیب را به درون یاخته میزبان مثلاً باکتری منتقل می کنند.
• به این منظور باید در دیواره باکتری منافذی ایجاد شود. این منافذ را می توان با کمک شوک الکتریکی و یا شوک حرارتی همراه با مواد شیمیایی ایجاد کرد.
• بر طبق اطلاعات به دست آمده، مشخص شده همه باکتری ها دنای نوترکیب را دریافت نمی کنند. بنابراین لازم است باکتری دریافت کنندۀ دیسَک از باکتری فاقد آن تفکیک شود.

 4. جداسازی یاخته های تراژنی:

• برای انجام این مرحله، از روش های متفاوتی می توان استفاده کرد. یکی از این روش ها استفاده از دیسَکی است که دارای ژن مقاومت به پادزیستی مثل آمپی سیلین است.
• اگر باکتری، دنای نوترکیب را دریافت کرده باشد، در محیط حاوی پادزیست رشد می کند. باکتری های فاقد دنای نوترکیب به دلیل حساسیت به پادزیست در چنین محیطی از بین می روند.