Kloniranje gena i vektori

Kada genetičari koriste male komadiće DNK za kloniranje gena i stvaraju genetski modificirani organizam (GMO), da se DNK naziva vektor.

U molekularnom kloniranju, vektor je molekula DNA koja služi kao nosač za prijenos ili umetanje stranih gena u drugu ćeliju, gdje se može replicirati i / ili izraziti. Vektori spadaju u red osnovni alati za kloniranje gena i najkorisniji su ako također kodiraju neku vrstu marker gena koji kodira bioindicatorsku molekulu koja mogu se mjeriti biološkom procjenom da se osigura njihovo ubacivanje i izražavanje u domaćina organizam.

Konkretno, vektor kloniranja je DNA uzeta iz virusa, plazmida ili stanica (viših organizama) koje treba ubaciti sa stranim fragmentom DNK za potrebe kloniranja. Budući da se vektor kloniranja može stabilno održavati u organizmu, vektor također sadrži značajke koje omogućuju prikladno ubacivanje ili uklanjanje DNK. Nakon što je kloniran u vektor za kloniranje, DNK fragment može se dalje klonirati u drugi vektor koji se može koristiti s još većom specifičnošću.

U nekim slučajevima virusi se koriste za zarazu bakterija. Ti se virusi ukratko nazivaju bakteriofagi ili fagi. Retrovirusi su izvrsni vektori za unošenje gena u životinjske stanice. Plazmidi, koji su kružni dijelovi DNK, najčešće su korišteni vektori koji se koriste za unošenje stranih DNK u bakterijske stanice. Često nose gene otpornosti na antibiotike koji se mogu koristiti za testiranje ekspresije plazmidne DNA na Petrijevim pločicama s antibioticima.

Prijenos gena u biljne stanice obično se obavlja pomoću bakterija iz tla Agrobacterium tumefaciens, koji djeluje kao vektor i ubacuje veliki plazmid u stanicu domaćina. Samo će stanice koje sadrže vektor kloniranja rasti kada su antibiotici prisutni.

Šest glavnih vrsta vektora su:

• Plazmid. Kružna ekstrahromosomska DNA koja se autonomno replicira unutar bakterijske stanice. Plazmidi općenito imaju visok broj primjeraka, poput pUC19 koji ima broj kopija od 500 do 700 primjeraka po ćeliji.
• Fag. Linearne molekule DNA dobivene od lambda bakteriofaga. Može se zamijeniti stranom DNK bez narušavanja njezinog životnog ciklusa.
• Kozmidima. Još jedna kružna ekstrahromosomska molekula DNA koja kombinira svojstva plazmida i faga.
• Bakterijski umjetni kromosomi. Na temelju bakterijskih mini-F plazmida.
• Kromosomi umjetnog kvasca. Ovo je umjetni kromosom koji sadrži telomere (pufere za jednokratnu upotrebu na krajevima kromosoma koji su odsječeni tijekom stanične diobe) sa podrijetlo replikacije, centromera kvasca (dio kromosoma koji povezuje sestrinske kromatide ili dijad) i odabirni marker za identifikaciju u kvascu Stanice.
• Umjetni kromosom čovjeka. Ova vrsta vektora potencijalno je korisna za dostavu gena u ljudske stanice i alat za studije ekspresije i određivanje funkcije ljudskog kromosoma. Može nositi vrlo velik fragment DNA.

Svi projektirani vektori imaju podrijetlo replikacije (replikator), mjesto za kloniranje (smješteno na mjestu gdje nije unesena strana DNK prekida replikaciju ili inaktivaciju esencijalnih markera) i selektirajući marker (tipično gen koji pruža otpornost na antibiotik.)