Genklonierung und Vektoren

Wenn Genetiker kleine DNA-Stücke verwenden, um ein Gen zu klonen und einen genetisch veränderten Organismus zu erzeugen (GVO) wird diese DNA als Vektor bezeichnet.

Bei der molekularen Klonierung ist der Vektor ein DNA-Molekül, das als Träger für den Transfer oder die Insertion von Fremdgenen in eine andere Zelle dient, wo es repliziert und / oder exprimiert werden kann. Vektoren gehören zu den wesentliche Werkzeuge für das Klonen von Genen und sind am nützlichsten, wenn sie auch eine Art Markergen codieren, das ein Bioindikatormolekül codiert, das kann in einer biologischen Bewertung gemessen werden, um ihre Insertion und Expression im Wirt sicherzustellen Organismus.

Insbesondere ist ein Klonierungsvektor DNA, die einem Virus, Plasmid oder Zellen (höherer Organismen) entnommen wurde, um mit einem fremden DNA-Fragment zu Klonierungszwecken inseriert zu werden. Da der Klonierungsvektor in einem Organismus stabil gehalten werden kann, enthält der Vektor auch Merkmale, die die bequeme Insertion oder Entfernung von DNA ermöglichen. Nach der Klonierung in einen Klonierungsvektor kann das DNA-Fragment weiter in einen anderen Vektor subkloniert werden, der noch spezifischer verwendet werden kann.

In einigen Fällen werden Viren verwendet, um Bakterien zu infizieren. Diese Viren werden Bakteriophagen oder kurz Phagen genannt. Retroviren sind ausgezeichnete Vektoren zur Einführung von Genen in tierische Zellen. Plasmide, die kreisförmige DNA-Stücke sind, sind die am häufigsten verwendeten Vektoren, um Fremd-DNA in Bakterienzellen einzuführen. Sie tragen häufig Antibiotikaresistenzgene, mit denen die Expression der Plasmid-DNA auf Antibiotika-Petrischalen getestet werden kann.

Der Gentransfer in Pflanzenzellen wird üblicherweise unter Verwendung des Bodenbakteriums durchgeführt Agrobacterium tumefaciens, der als Vektor fungiert und ein großes Plasmid in die Wirtszelle einfügt. Nur die Zellen, die den Klonierungsvektor enthalten, wachsen, wenn Antibiotika vorhanden sind.

Die sechs Haupttypen von Vektoren sind:

• Plasmid. Zirkuläre extrachromosomale DNA, die sich autonom in der Bakterienzelle repliziert. Plasmide haben im Allgemeinen eine hohe Kopienzahl, wie beispielsweise pUC19, das eine Kopienzahl von 500-700 Kopien pro Zelle aufweist.
• Phage. Lineare DNA-Moleküle aus dem Bakteriophagen Lambda. Es kann durch fremde DNA ersetzt werden, ohne den Lebenszyklus zu stören.
• Cosmids. Ein weiteres zirkuläres extrachromosomales DNA-Molekül, das Merkmale von Plasmiden und Phagen kombiniert.
• Künstliche Bakterienchromosomen. Basierend auf bakteriellen Mini-F-Plasmiden.
• Künstliche Hefechromosomen. Dies ist ein künstliches Chromosom, das Telomere (Einwegpuffer an den Enden von Chromosomen, die während der Zellteilung abgeschnitten werden) mit enthält Replikationsursprünge, ein Hefezentromer (Teil eines Chromosoms, das Schwesterchromatiden oder eine Dyade verbindet) und ein selektierbarer Marker zur Identifizierung in Hefe Zellen.
• Menschliches künstliches Chromosom. Diese Art von Vektor ist potenziell nützlich für die Genabgabe in menschliche Zellen und ein Werkzeug für Expressionsstudien und die Bestimmung der menschlichen Chromosomenfunktion. Es kann ein sehr großes DNA-Fragment tragen.

Alle manipulierten Vektoren haben einen Replikationsursprung (einen Replikator), eine Klonierungsstelle (die sich dort befindet, wo sich auch keine fremde DNA einfügt stört die Replikation oder Inaktivierung von essentiellen Markern) und einen selektierbaren Marker (typischerweise ein Gen, das Resistenz gegen a bietet Antibiotikum.)