Hvad er et bakterielt kunstigt kromosom?

Et bakterielt kunstigt kromosom (BAC) er et af en klasse værktøjer, kaldet vektorer, som mikrobiologer bruger til at indsætte gener i en bakterie - normalt e coli . Indsættelse af gener ændrer bakteriens egenskaber i en proces kaldet transformation. En videnskabsmand kan ændre en stamme af bakterier ved hjælp af en BAC og derefter sammenligne de ændrede bakterier med en uændret stamme for at finde ud af, hvilken rolle de indsatte gener spiller i cellebiologien. Mens alle vektorer bruges af forskere på lignende måde, er BAC bemærkelsesværdig for at være i stand til at bære meget mere genetisk materiale end konkurrerende værktøjer.

I årenes løb har forskere udviklet en række forskellige slags vektorer til at modificere den genetiske sammensætning af bakterier. Hovedparten af ​​disse skabes ved at modificere fager - vira, der kun inficerer bakterieceller - eller strukturer kaldet plasmider. Det bakterielle kunstige kromosom er en af ​​et antal plasmidbaserede vektorer. Plasmider er fritflydende ringe af DNA, som mange bakterier indeholder ud over deres kromosomale DNA. De betragtes ikke som en separat livsform, men opfører sig ikke desto mindre noget som en organisme i en organisme: de kan reproducere uafhængigt af de bakterier, de lever i.

Plasmider som det bakterielle kunstige kromosom indsættes i bakterier ved hjælp af en proces kaldet elektroporation. Elektroporering involverer at forstyrre cellemembranen med et elektrisk stød, hvilket skaber midlertidige åbninger, gennem hvilke molekyler kan indsættes. Forløbere til BAC inkluderede modificerede plasmider med sådanne eksotiske navne som kosmid og fosmid. Disse ofte frustrerede forsøg på forskning, fordi de kun kunne indeholde nogle få titusinder af DNA-basepar, nok til kun at indsætte meget små gener.

I 1992 blev det første kunstige kunstige kromosom skabt af Hiroaki Shizuya, en forsker ved California Institute of Technology, ved at modificere et plasmid kaldet en F-faktor. F-faktor plasmider bruges naturligt af bakterier til at overføre DNA fra en celle til en anden i perioder med miljøstress for at øge den genetiske variation og sandsynligheden for overlevelse. I modsætning til sine forgængere kunne BAC bære store gener med hundreder af tusinder af DNA-basepar eller flere gener på én gang.

Et antal store BAC-biblioteker vedligeholdes nu af universitets-, privatindustri- og regeringsgrupper. Ud over generne, der undersøges, indeholder mange BAC'er værktøjer, der giver mulighed for lettere forskning. For eksempel indeholder nogle BAC'er gener, der bliver bakterier blå eller får dem til at gløde, så det bliver lettere at identificere dem. Nogle indeholder gener, der gør værten resistent over for visse antistoffer. Kulturerne kan renses ved at skylle dem med det pågældende antistof og dræbe alle bakterier undtagen dem, der bærer BAC.

Da bakterier formerer sig hurtigt, kan det bakterielle kunstige kromosom også bruges til at klone store mængder af en bestemt genetisk sekvens til undersøgelse. Dette har muliggjort en bedre undersøgelse af genomerne af organismer, der vokser langsomt eller uforudsigeligt under laboratorieforhold. Evnen til at klone har øget forskningen i sygdomsbehandling ved at muliggøre hurtigere identifikation af effektive antivirale og antibakterielle medicin. Det har også muliggjort en mere effektiv produktion af sekvenser, der anvendes til genetisk modifikation af andre organismer, til forskning og industri.