Genetičko inženjerstvo

Genetički inženjering je skup biohemijskih postupaka kojima se izrezuju cijeli geni, njihovi dijelovi ili grupe gena iz DNK jednog organizma i njihovo umetanje u prethodno određeno mjesto u DNK drugog organizma (najčešće takvog koji ima jednostavne genetičke postavke i koji se može uzgojiti u neograničenim količinama).

Razvoj tih postupaka omogućio je upoznavanje građe i organizacije velikog broja gena različitih organizama, uključujući i čovjeka, te mogućnost industrijske proizvodnje bjelančevina pomoću mikroorganizama u koje su ugrađeni sintetički ili prirodni geni virusa, bakterija, gljiva i viših organizama, uključujući i čovjeka. Danas je moguće sintetizirati bjelančevine eukariota u prokariotskim ćelijama. Te ćelije proizvode inzulin, interferon, interlukine i hormon rasta te rekombinantna cjepiva. Postupci koji se primjenjuju u genetičkom inženjeringu uglavnom su enzimski i molekularno-biološki te klasični postupci mikrobne genetike.

Proces

Jedna od dviju DNK mora biti plazmidskog ili virusnog porijekla i mora posjedovati gene koji će joj dati sposobnost da se autonomno replicira u odgovarajućim ćelijama. Ova DNK, koju nazivamo vektorom, služi za repliciranje druge DNK. Druga DNK, koja je zapravo predmet proučavanja i koju želimo razmnožiti, naziva se stranom, jer u pravilu nije srodna niti s vektorskom DNK niti sa ćelijom u koju će ući nakon spajanja sa vektorom.

Za reakciju spajanja vektorske i strane DNK upotrebljava se naziv rekombinacija in vitro, dok se proizvod reakcije naziva rekombinantnom DNK. Da bi se molekule rekombinantne DNK autonomno replicirale, treba ih unijeti u bakterijske ili kakve druge za to prikladne ćelije. Unošenje rekombinantne DNK u ćelije naziva se transformacijom ili transfekcijom, ovisno o tome služi li kao vektor plazmidska ili viralna DNK.

Autonomna replikacija jedne molekule rekombinantne DNK počinje u jednoj ćeliji, a nastavlja se u potomcima te ćelije ili u susjednim ćelijama. Pri tome od svake pojedine molekule nastaje mnoštvo njoj identičnih molekula. Takav način razmnožavanja rekombinantne DNK i stranih gena, koje rekombinantna DNK u sebi nosi, naziva se kloniranje DNK ili kloniranjem gena. Strana DNK prelomi se na tačno određenim mjestima pomoću restriktivnog enzima. Pomoću istog enzima napravi se jedan lom na određenom mjestu u cirkularnoj molekuli plazmidskog vektora.

Krajevi jednog od fragmenata strane DNK spoje se s pomoću enzima DNK ligaze s krajevima vektorske DNK i na taj način dobije se cirkularna rekombinantna DNK. Rekombintna DNK unosi se u bakterijske ćelije, koje su prethodno obrađene tako da postanu propusne za DNK. Nakon unošenja, rekombinantna DNK se replicira u bakterijskoj citoplazmi, dok se bakterije istovremeno množe. Tako nastaje klon rekombinantne DNK i unutar njega, klon stranih gena.