Hva er et bakterielt kunstig kromosom?

Et bakterielt kunstig kromosom (BAC) er et av en klasse verktøy, kalt vektorer, som mikrobiologer bruker for å sette inn gener i en bakterie - vanligvis e coli . Å sette inn gener forandrer bakteriens egenskaper i en prosess som kalles transformasjon. En forsker kan endre en stamme av bakterier ved å bruke en BAC, og deretter sammenligne de forandrede bakteriene med en uendret stamme for å oppdage hvilken rolle de innsatte genene spiller i cellebiologien. Mens alle vektorer brukes av forskere på en lignende måte, er BAC bemerkelsesverdig for å kunne føre mye mer genetisk materiale enn konkurrerende verktøy.

Gjennom årene har forskere utviklet en rekke forskjellige typer vektorer for å modifisere genetisk sammensetning av bakterier. Hovedtyngden av disse skapes ved å modifisere fager - virus som kun infiserer bakterieceller - eller strukturer som kalles plasmider. Det bakterielle kunstige kromosomet er en av en rekke plasmidbaserte vektorer. Plasmider er frittflytende ringer av DNA som mange bakterier inneholder i tillegg til deres kromosomale DNA. De regnes ikke som en egen livsform, men oppfører seg likevel noe som en organisme i en organisme: de kan reprodusere seg uavhengig av bakteriene de "lever i."

Plasmider som det bakterielle kunstkromosomet settes inn i bakterier ved å bruke en prosess som kalles elektroporering. Elektroporering innebærer å forstyrre cellemembranen med et elektrisk støt, noe som skaper midlertidige åpninger gjennom hvilke molekyler kan settes inn. Forløpere til BAC inkluderte modifiserte plasmider med slike eksotiske navn som kosmiden og fosmiden. Disse ofte frustrerte forskningsforsøkene fordi de bare kunne bære noen titusenvis av DNA-basepar, nok til å bare sette inn veldig små gener.

I 1992 ble det første kunstige kunstkromosomet laget av Hiroaki Shizuya, en forsker ved California Institute of Technology, ved å modifisere et plasmid kalt en F-faktor. F-faktor plasmider brukes naturlig av bakterier for å overføre DNA fra en celle til en annen i perioder med miljøstress, for å øke genetisk variabilitet og sannsynligheten for overlevelse. I motsetning til forgjengerne, kunne BAC bære store gener med hundretusener av DNA-basepar, eller flere gener på en gang.

En rekke store BAC-biblioteker blir nå vedlikeholdt av universitets-, privatindustri- og myndighetsgrupper. I tillegg til genene som er undersøkt, inneholder mange BAC-verktøy verktøy som gir mulighet for enklere forskning. Noen BAC inneholder for eksempel gener som blir bakterier blå eller får dem til å gløde, for enklere identifisering. Noen inneholder gener som gjør verten resistent mot visse antistoffer. Kulturene kan renses ved å spyle dem med antistoffet det gjelder, og drepe alle bakterier bortsett fra de som bærer BAC.

Siden bakterier reproduserer raskt, kan det bakterielle kunstige kromosomet også brukes til å klone store mengder av en bestemt genetisk sekvens for studier. Dette har muliggjort bedre studier av genomene til organismer som vokser sakte eller uforutsigbart under laboratorieforhold. Evnen til å klone har fremskyndet sykdomsbehandlingsforskningen ved å tillate raskere identifisering av effektive antivirale og antibakterielle medisiner. Det har også muliggjort mer effektiv produksjon av sekvenser brukt i genetisk modifisering av andre organismer, for forskning og industri.