組換えプラスミドとは？

プラスミドは、多くの細菌に見られる円形のDNAです。 プラスミドの最も注目すべき特徴は、それらが宿主のメインDNAとは独立して複製することです。 多くの場合、プラスミドは組換えクローニング技術で使用され、新しく単離された遺伝子をクローニングします。 また、組換えプラスミドを使用して既知の遺伝子を大量に発現させ、そこからRNAまたはタンパク質を取得することも非常に一般的です。 そのような組換え遺伝子発現は、バイオテクノロジー産業に不可欠でした。

組換えプラスミドは、 大腸菌の実験室のラットで最初に開発されました。 他の多くのタイプのバクテリアは、そのようなプラスミドを保有することができます。 自己複製DNAのこれらのビットは、異なる種類の細菌間で自然に移動できます。 それにもかかわらず、組換えプラスミドを他の種類の細菌に導入することは時々困難でした。

DNAを他の細胞に導入するための主要な手順は形質転換として知られており、バクテリアは外来DNAを取り込む可能性の高い化学物質で処理されます。 別の手法では、電流で細菌に衝撃を与えます。 これはエレクトロポレーションとして知られています。

組換えプラスミドを作成する理由はさまざまです。 多くの場合、特定の組織または生物からDNAを最初に分離すると、プラスミドに変換されてライブラリが作成されます。 次に、個々のコロニーからDNAを抽出できます。 次に、配列がデータベースに存在する場合、DNAシーケンスによってスクリーニングして、存在する遺伝子のタイプを判別できます。 機能が不明な遺伝子がクローン化される場合があります。

他の場合には、遺伝子産物はよく知られていますが、研究者はさらなる研究のために大量に発現させたいと考えています。 遺伝子は、過剰発現ベクターである組換えプラスミドにクローニングできます。 これらは、特に大量のRNAまたはタンパク質を生産するように設計されています。 これは、以前は死体からしか入手できなかった組換えヒトタンパク質にとって特に価値があり、特定の遺伝子の機能を研究することは非常に困難でした。

分子クローニングに使用できるプラスミドの構築には、いくつかの要因が関係しています。 プラスミドには選択可能なマーカーが必要です。 これにより、遺伝子を持つ細胞を選択することができます。 通常、マーカーを持つ遺伝子を欠く細胞の集団は、それを運ぶ細胞の量を大きく上回っています。 一般に、組換えプラスミドは抗生物質に耐性があるか、特定のアミノ酸の非存在下で増殖できます。

このようなプラスミドには複製起点が必要であるため、組換えDNAの合成を開始できます。 さらに、組換えプラスミドには、制限酵素がDNAを切断して遺伝子をクローニングベクターに挿入できるようにするための一連の特別な配列が必要です。 遺伝子の始まりと終わりに存在しなければならない特定のDNA配列に高度に特化した制限酵素が多数あります。

バクテリアの伝統的な株は何十年もの間DNAクローニングに使用されてきました。 さらに、特別に構築された細菌株を使用して遺伝子産物の過剰発現を促進する新しいキットがあります。 それらは、遺伝子をクローニングする技術と、組換えプラスミドにクローニングされた遺伝子から発現されたタンパク質を簡単に精製できる方法とを組み合わせています。