Insert (genetika)

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Insertna sekvenca

U molekulskoj biologiji, insert je komad DNK koji je umetnut u veći DNK vektor tehnikom rekombinantne DNK, kao što je ligacija ili rekombinacija. Ovo omogućava da se umnožava, selektira, dalje manipulira ili eksprimira u organizmu domaćina.[1]

Inserti mogu biti u rasponu od fizičkih nukleotid nihdodataka korištenjem sistema tehnike ili dodavanja vještačkih struktura na molekuli putem mutagenih hemikalija, kao što su etidij-bromid ili kristali.

Inserti u genomu organizma obično se javljaju prirodnim uzrocima. Ovi uzroci uključuju uslove okoline i unutarćelijske procese. Ekološki inserti kreću se od izlaganja radioaktivnom zračenju kao što su UV-zračenje, mutagene hemikalije ili DNK virusi. Unutarćelijski inserti mogu nastati putem nasljednih promjena u roditeljskim ćelijama ili greške u replikaciji DNK ili popravci DNK.

Tehnike insercije gena mogu se koristiti za karakteristične mutacije u organizmu za željenu fenotipsku ekspresiju gena. Promjena genskog inserta može se izraziti u velikom broju krajeva. Ove varijante mogu se kretati od gubitka ili dobijanja funkcije proteina do promjena u fizičkoj strukturi, tj. boji kose ili očiju. Cilj promjena u ekspresiji je usmjeren na povećanje funkcije proteina za regulaciju[2] ili do prekida ćelijske funkcije radi prevencije bolesti.[3] Rezultati varijacija zavise od mjesta u genomu gdje se nalazi dodatak, odnosno mutacija. Cilj je naučiti, razumjeti i eventualno predvidjeti ekspresiju genetičkog materijala u organizmima korištenjem fizičke i hemijske analize. Da bi se vidjeli rezultate genetičkih mutacija ili insercija, tehnike kao što su sekvenciranje DNK, gel elektroforeza, imunotest ili mikroskopija mogu promatrati mutacije.

Historija[uredi | uredi izvor]

Područje se značajno proširilo od objavljivanja 1973. sa biohemičarima Stanleyjem N. Cohenom i Herbertom W. Boyerom, koristeći bakteriju E. coli da nauči kako izrezati fragmente, spojiti različite fragmente i umetnuti nove gene.[4] Oblast se od tada izuzetno proširila u smislu preciznosti i tačnosti. Kompjuteri i tehnologija su tehnološki olakšali postizanje sužavanja greške i proširili razumijevanje u ovoj oblasti. Kompjuteri sa visokim kapacitetom za podatke i proračune koji su učinili opipljivom obradu velike količine informacija, tj. korišćenje ChIP i genske sekvence.

Tehnike i protokoli[uredi | uredi izvor]

Homologno usmjereni popravak (HDR) je tehnika koja popravlja lomove ili lezije u molekulima DNK. Najčešća tehnika za dodavanje insertas u željene sekvence je upotreba homologne rekombinacije.[5] Ova tehnika ima specifične zahtjeve gdje se insert može dodati tek nakon što je uveden u ćelijsko jedro, koji se može dodati genomu uglavnom tokom G2 i S faza u ćelijskom ciklusu.[6]

Editiranje gena CRISPR[uredi | uredi izvor]

Editiranje gena CRISPR zasnovano na grupisanim, redovno raspoređenim kratkim palindromskim ponavljanjima (CRISPR) -Cas9 je enzim koji koristi sekvence gena [7] za pomoć u kontroli, cijepanju i odvajanju specifičnih sekvenci DNK koje su komplementarne CRISPR sekvenci.[8][9] Ove sekvence i enzimi su izvorno izvedeni iz bakteriofaga.[10] Važnost ove tehnike u polju genetičkog inženjerstva je u tome što daje mogućnost visoko preciznog ciljanog editiranja gena, a faktor troškova za ovu tehniku je nizak u poređenju s drugim alatima.[11][12][13] Sposobnost insercije sekvenci DNK u organizam je lahka i brza, iako može naići na probleme ekspresije u višim složenim organizmima.[14][15]

Efektorska nukleaza slična aktivatoru transkripcije[uredi | uredi izvor]

Efektorske nukleaze slične aktivatoru transkripcije, TALEN-i, su skup restrikcijskih enzima koji se kreiraju za izrezivanje željenih sekvenci DNK.[16] Ovi enzimi se uglavnom koriste u kombinaciji sa CRISPR-CAS9, nukleazom cinkovog prsta ili HDR-om. Glavni razlog za to je sposobnost ovih enzima da imaju preciznost da isijeku i odvoje željenu sekvencu unutar gena.

Nukleaza cinkovog prsta[uredi | uredi izvor]

Nukleaze cinkovog prsta su genetički modifikovani enzimi koji kombinuju spajanje DNK-vezujućeg domena cinkovog prsta na domen cijepanja DNK. Oni se takođe kombinuju sa CRISPR-CAS9 ili TALEN-ovima kako bi se dobio dodatak ili delecija specifičns za sekvencu unutar genoma složenijih ćelija i organizama.[17]

Genski pištolj[uredi | uredi izvor]

Genski pištolj, također poznat kao sistem za isporuku biolističkih čestica koristi se za isporuku transgena, proteina ili RNK u ćeliju. Koristi sistem za isporuku mikroprojektila koji velikom brzinom ispaljuje obložene čestice tipskog teškog metala koji ima DNK od interesa u ćelije. Genetički materijal će prodrijeti u ćeliju i isporučiti sadržaj preko prostora. Upotreba sistema za isporuku mikroprojektila je tehnika poznata kao biolistik.[18]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ "insert - Terminology of Molecular Biology for insert – GenScript". www.genscript.com. Pristupljeno 22. 10. 2017.
  2. ^ Hahne JC, Lampis A, Valeri N (februar 2021). "Vault RNAs: hidden gems in RNA and protein regulation". Cellular and Molecular Life Sciences. 78 (4): 1487–1499. doi:10.1007/s00018-020-03675-9. PMC 7904556. PMID 33063126.
  3. ^ Levine B, Kroemer G (januar 2019). "Biological Functions of Autophagy Genes: A Disease Perspective". Cell. 176 (1–2): 11–42. doi:10.1016/j.cell.2018.09.048. PMC 6347410. PMID 30633901.
  4. ^ "Herbert W. Boyer and Stanley N. Cohen". Science History Institute (jezik: engleski). 1. 6. 2016. Pristupljeno 19. 4. 2021.
  5. ^ Malzahn A, Lowder L, Qi Y (24. 4. 2017). "Plant genome editing with TALEN and CRISPR". Cell & Bioscience. 7 (1): 21. doi:10.1186/s13578-017-0148-4. PMC 5404292. PMID 28451378.
  6. ^ Prill K, Dawson JF (2020). "Homology-Directed Repair in Zebrafish: Witchcraft and Wizardry?". Frontiers in Molecular Biosciences (jezik: English). 7: 595474. doi:10.3389/fmolb.2020.595474. PMC 7793982. PMID 33425990.CS1 održavanje: nepoznati jezik (link)
  7. ^ Mojica FJ, Rodriguez-Valera F (septembar 2016). "The discovery of CRISPR in archaea and bacteria". The FEBS Journal. 283 (17): 3162–9. doi:10.1111/febs.13766. hdl:10045/57676. PMID 27234458. S2CID 42827598.
  8. ^ Barrangou R (februar 2015). "The roles of CRISPR-Cas systems in adaptive immunity and beyond". Current Opinion in Immunology. 32: 36–41. doi:10.1016/j.coi.2014.12.008. PMID 25574773.
  9. ^ Oh JH, van Pijkeren JP (29. 9. 2014). "CRISPR-Cas9-assisted recombineering in Lactobacillus reuteri". Nucleic Acids Research. 42 (17): e131. doi:10.1093/nar/gku623. PMC 4176153. PMID 25074379.
  10. ^ Ishino Y, Krupovic M, Forterre P (april 2018). Margolin W (ured.). "History of CRISPR-Cas from Encounter with a Mysterious Repeated Sequence to Genome Editing Technology". Journal of Bacteriology. 200 (7): e00580–17, /jb/200/7/e00580–17.atom. doi:10.1128/JB.00580-17. PMC 5847661. PMID 29358495.
  11. ^ Ebrahimi V, Hashemi A (august 2020). "Challenges of in vitro genome editing with CRISPR/Cas9 and possible solutions: A review". Gene. 753: 144813. doi:10.1016/j.gene.2020.144813. PMID 32470504. S2CID 219103770.
  12. ^ Aird EJ, Lovendahl KN, St Martin A, Harris RS, Gordon WR (31. 5. 2018). "Increasing Cas9-mediated homology-directed repair efficiency through covalent tethering of DNA repair template". Communications Biology. 1 (1): 54. doi:10.1038/s42003-018-0054-2. PMC 6123678. PMID 30271937.
  13. ^ Maganti HB, Bailey AJ, Kirkham AM, Shorr R, Pineault N, Allan DS (mart 2021). "Persistence of CRISPR/Cas9 gene edited hematopoietic stem cells following transplantation: A systematic review and meta-analysis of preclinical studies". Stem Cells Translational Medicine. 10 (7): 996–1007. doi:10.1002/sctm.20-0520. PMC 8235122 Provjerite vrijednost parametra |pmc= (pomoć). PMID 33666363.
  14. ^ Bi H, Fei Q, Li R, Liu B, Xia R, Char SN, et al. (juli 2020). "Disruption of miRNA sequences by TALENs and CRISPR/Cas9 induces varied lengths of miRNA production". Plant Biotechnology Journal. 18 (7): 1526–1536. doi:10.1111/pbi.13315. PMC 7292542. PMID 31821678.
  15. ^ Charpentier E, Marraffini LA (juni 2014). "Harnessing CRISPR-Cas9 immunity for genetic engineering". Current Opinion in Microbiology. 19: 114–119. doi:10.1016/j.mib.2014.07.001. PMC 4155128. PMID 25048165.
  16. ^ Boch J (februar 2011). "TALEs of genome targeting". Nature Biotechnology. 29 (2): 135–6. doi:10.1038/nbt.1767. PMID 21301438. S2CID 304571.
  17. ^ Maeder ML, Thibodeau-Beganny S, Osiak A, Wright DA, Anthony RM, Eichtinger M, et al. (juli 2008). "Rapid "open-source" engineering of customized zinc-finger nucleases for highly efficient gene modification". Molecular Cell. 31 (2): 294–301. doi:10.1016/j.molcel.2008.06.016. PMC 2535758. PMID 18657511.
  18. ^ O'Brien JA, Lummis SC (juni 2011). "Nano-biolistics: a method of biolistic transfection of cells and tissues using a gene gun with novel nanometer-sized projectiles". BMC Biotechnology. 11 (1): 66. doi:10.1186/1472-6750-11-66. PMC 3144454. PMID 21663596.
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Insert_(genetika)&oldid=3535597"