Cos'è un cromosoma artificiale batterico?
Un cromosoma artificiale batterico (BAC) è uno di una classe di strumenti, chiamati vettori, che i microbiologi usano per inserire geni in un batterio - di solito e coli . L'inserimento di geni altera le proprietà del batterio in un processo chiamato trasformazione. Uno scienziato può alterare un ceppo di batteri usando un BAC, quindi confrontare i batteri alterati con un ceppo inalterato per scoprire quale ruolo svolgono i geni inseriti nella biologia cellulare. Mentre tutti i vettori sono usati dagli scienziati in modo simile, il BAC è degno di nota per essere in grado di trasportare molto più materiale genetico rispetto agli strumenti concorrenti.
Nel corso degli anni, gli scienziati hanno sviluppato una serie di diversi tipi di vettori per modificare il trucco genetico dei batteri. La maggior parte di questi viene creata modificando i fagi - virus che infettano solo cellule batteriche - o strutture chiamate plasmidi. Il cromosoma artificiale batterico è uno dei numerosi vettori a base di plasmidi. I plasmidi sono anelli fluttuanti di DNA che moltiI batteri contengono oltre al loro DNA cromosomico. Non sono considerati una forma separata di vita, ma si comportano comunque qualcosa come un organismo all'interno di un organismo: possono riprodursi indipendentemente dai batteri in cui "vivono".
Plasmidi come il cromosoma artificiale batterico sono inseriti nei batteri usando un processo chiamato elettroporazione. L'elettroporazione implica disturbare la membrana cellulare con una scossa elettrica, che crea aperture temporanee attraverso le quali possono essere inserite molecole. I precursori al BAC includevano plasmidi modificati con nomi esotici come il cosmo e il fosmid. Questi tentativi spesso frustrati di ricerca perché potevano trasportare solo poche decine di migliaia di coppie di basi del DNA, abbastanza per inserire solo geni molto piccoli.
Nel 1992 il primo cromosoma artificiale batterico è stato creato da Hiroaki Shizuya, ricercatore presso il California Institutedi tecnologia, modificando un plasmide chiamato fattore F. I plasmidi F-fattori sono usati naturalmente dai batteri per trasferire il DNA da una cellula a un'altra durante i periodi di stress ambientale, al fine di aumentare la variabilità genetica e la probabilità di sopravvivenza. A differenza dei suoi predecessori, il BAC potrebbe trasportare grandi geni con centinaia di migliaia di coppie di basi del DNA o più geni contemporaneamente.
Un certo numero di grandi biblioteche BAC sono ora mantenute dall'università, dall'industria privata e dai gruppi governativi. Oltre ai geni in esame, molti BAC contengono strumenti che consentono una ricerca più facile. Ad esempio, alcuni BAC contengono geni che trasformano i batteri blu o li fanno brillare, per un'identificazione più facile. Alcuni contengono geni che rendono l'ospite resistente a determinati anticorpi. Le colture possono essere purificate scaricandole con l'anticorpo in questione, uccidendo tutti i batteri tranne quelli che portano il BAC.
Poiché i batteri si riproducono rapidamente, il cromosoma artificiale batterico MAy deve anche essere usato per clonare grandi quantità di una particolare sequenza genetica per lo studio. Ciò ha consentito un migliore studio dei genomi degli organismi che crescono lentamente o imprevedibilmente in condizioni di laboratorio. La capacità di clone ha accelerato la ricerca sul trattamento della malattia consentendo un'identificazione più rapida di farmaci antivirali e antibatterici efficaci. Ha anche permesso una produzione più efficace di sequenze utilizzate nella modifica genetica di altri organismi, per la ricerca e l'industria.