Co jsou plazmidy?

U mnoha různých bakterií lze v cytoplazmě nalézt malé kruhové kousky DNA. Tyto kruhy DNA jsou známé jako plazmidy a jsou oddělené od chromozomální DNA nebo DNA, která nese geny pro bakteriální buňky. V bakteriální buňce je často přítomno několik kopií plasmidů. Plazmidy hrají velmi důležitou roli v genetickém inženýrství, zejména při klonování genů.

Když jsou geny klonovány, proces obvykle probíhá v bakteriích. K získání genu, který má být klonován do bakterií, je nezbytný vektor. Plazmid je to, co se používá jako vektor, protože může snadno přecházet z jedné buňky do druhé.

Před vložením plazmidu do hostitelské buňky je do klonování genu zapojeno mnoho kroků. Nejprve musí být izolován gen, který má být zkopírován, stejně jako plasmidy, které mají být použity jako vektory. Jakmile je to hotové, gen musí být vložen do plazmidové DNA. Plazmid je pak vložen do bakteriální hostitelské buňky pro replikaci.

Pro izolaci plasmidů z bakteriálních buněk musí být buňky nejprve ošetřeny enzymy, aby se rozbily buněčné stěny bakterií. Větší chromozomální DNA je separována z menších plasmidů pomocí odstředivky. Izolovaná plazmidová DNA je nyní připravena na vložení genu.

Plazmidy jsou tvořeny dvouřetězcovým kruhem DNA. Pro vložení požadovaného genu je plazmidová DNA štěpena restrikčními enzymy. Tyto enzymy štěpí DNA pouze ve velmi specifických nukleotidových sekvencích. Jakmile je plasmidová DNA rozříznuta, přidají se na volné konce linkerové sekvence, které korelují s konci vloženého genu. To zajišťuje, že gen přesně zapadá do plazmidu.

Jakmile je gen vložen do plazmidu, je nyní připraven k vložení do živé bakterie. Bakterie replikují své plazmidy, takže jedna buňka může obsahovat mnoho kopií. V jedné bakterii může být až 200 kopií jediného plazmidu. Pokud je plazmid zaveden do mnoha bakteriálních buněk, může být mnoho kopií genu produkováno relativně rychle, zejména když se bakteriální buňky replikují přibližně každých 20 minut.

Toto je proces, který se používá k vytvoření lidského inzulínu. Gen kódující inzulin byl izolován a vložen do plazmidu. Všechny plazmidy obsahující inzulinový gen byly potom zavedeny do bakterie, kde byly replikovány. Bakterie pak pokračovala v replikaci, takže ve velmi krátké době bylo možné vytvořit mnoho milionů buněk obsahujících inzulinový gen. Tento klonovaný gen nyní poskytuje spolehlivý zdroj lidského inzulínu.