Vad är en bakteriell konstkromosom?
En bakteriell artificiell kromosom (BAC) är en av en klass av verktyg, kallade vektorer, som mikrobiologer använder för att infoga gener i en bakterie - vanligtvis e coli . Att infoga gener förändrar bakteriens egenskaper i en process som kallas transformation. En forskare kan förändra en bakteriestam med hjälp av en BAC och sedan jämföra de förändrade bakterierna med en oförändrad stam för att upptäcka vilken roll de insatta generna spelar i cellbiologin. Medan alla vektorer används av forskare på liknande sätt är BAC anmärkningsvärt för att kunna bära mycket mer genetiskt material än konkurrerande verktyg.
Under åren har forskare utvecklat ett antal olika slags vektorer för att modifiera bakteriens genetiska sammansättning. Huvuddelen av dessa skapas genom att modifiera fager - virus som endast infekterar bakterieceller - eller strukturer som kallas plasmider. Den bakteriella artificiella kromosomen är en av ett antal plasmidbaserade vektorer. Plasmider är fritt flytande DNA-ringar som många bakterier innehåller förutom deras kromosomala DNA. De betraktas inte som en separat livsform, men uppträder ändå något som en organisme i en organisme: de kan reproducera oberoende av de bakterier där de "lever".
Plasmider som den bakteriella artificiella kromosomen sätts in i bakterier med hjälp av en process som kallas elektroporation. Elektroporering innebär att störande cellmembranet med en elektrisk chock, vilket skapar tillfälliga öppningar genom vilka molekyler kan sättas in. Föregångare till BAC inkluderade modifierade plasmider med exotiska namn som kosmiden och fosmiden. Dessa ofta frustrerade forskningsförsök eftersom de bara kunde bära några tiotusentals DNA-baspar, tillräckligt för att bara införa mycket små gener.
1992 skapades den första konstgjorda kromosomen av bakterier av Hiroaki Shizuya, en forskare vid California Institute of Technology, genom att modifiera en plasmid som kallas F-faktor. F-faktorplasmider används naturligt av bakterier för att överföra DNA från en cell till en annan under perioder med miljöbelastning, för att öka den genetiska variationen och sannolikheten för överlevnad. Till skillnad från dess föregångare kunde BAC bära stora gener med hundratusentals DNA-baspar, eller flera gener på en gång.
Ett antal stora BAC-bibliotek underhålls nu av universitet, privat industri och regeringsgrupper. Förutom generna som undersöks innehåller många BAC-verktyg verktyg som möjliggör enklare forskning. Till exempel innehåller vissa BAC gener som blir bakterier blåa eller gör dem glödande, för enklare identifiering. Vissa innehåller gener som gör värden resistent mot vissa antikroppar. Kulturerna kan renas genom att spola dem med antikroppen i fråga och döda alla bakterier utom de som bär BAC.
Eftersom bakterier reproduceras snabbt kan den bakteriella artificiella kromosomen också användas för att klona stora mängder av en viss genetisk sekvens för studier. Detta har möjliggjort en bättre studie av genomerna hos organismer som växer långsamt eller oförutsägbart under laboratorieförhållanden. Förmågan att klona har påskyndat forskning om sjukdomsbehandling genom att möjliggöra en snabbare identifiering av effektiva antivirala och antibakteriella mediciner. Det har också möjliggjort effektivare produktion av sekvenser som används i genetisk modifiering av andra organismer, för forskning och industri.