Молекулярное клонирование – это внедрение инородного генетического материала в клетку. Так начинаются многие биологические исследования. С возможностью внедрения генетического материала можно модифицировать организмы, регулировать состояние определенных генов, влиять на биологические процессы и так далее.

Это кажется так просто – внести в клетку часть другой ДНК, но это поэтапный долгий и сложный технический процесс, требующий времени. Чтобы получить информацию об этом методе необходимо прочитать много книг, но мы попробуем вкратце изучить это.

Внедрение генов

Для того, чтобы что-то подсадить в клетке нужно получить нужный ген у другой. Потребуется большое количество генов, так как не все попытки увенчаются успехом. Ген, который мы собираемся внедрять в клетку называется «геном-вставкой» или «вставка». Для получения гена нам нужно получить образец тканей, затем извлечь из образца ДНК, вычленить из ДНК ген, который нам нужен в большом количестве (методом ПЦР).

Если запустить в клетку интересующий нас ген просто имплантировав его туда, то у нас ничего не получится. Клетка обладает своей иммунной системой, поэтому нашу вставку просто уничтожат расщепляющие ДНК ферменты или нуклеазы, защищая тем самым клетку от чужеродного вторжения. Такой способ молекулярного клонирования бесполезен. Для успешного выполнения поставленной задачи нам необходим «вектор» - это простая ДНК, в которую вставляется нужный нам ген и внедряется в клетку. Рассмотрим один из векторов – плазмида. Она представляет собой кольцевую молекулу ДНК, находится в цитоплазме бактериальной клетки. Так как плазмиды не свяаны с хромосомами клетки, они могут существовать отдельно от нее как внутри, так и выходить во внешнюю среду. Плазмиды являются средством общения клеток бактерий и передают друг другу генетическую информацию (устойчивость к антибиотикам, например).

Селекция плазмиды

Важным условием размножения плазмиды является то, что реплицироваться она должна только в клетке, в противном случае происходит деградация и исчезновение гена-вставки. Трансформацией называют процесс, когда бактериальная клетка поглощает плазмиду в себя. Существует понятие компетентности клеток, оно подразумевает что на настоящий момент времени трансформации подвергается не вся численность бактерий, а лишь часть. В лабораториях имеется возможность увеличить количественное превосходство таких компетентных клеток, следует учесть, что достигнуть стопроцентной трансформации бактериальных клеток практически невозможно. После внедрения требуется отделить трансформированные клетки от бесплазмидных. К примеру, вы внедрили ген устойчивости к антибактериальному препарату в клетку. Чтобы определить какие клетки оказались компетентными, а какие остались прежними, мы просто добавим антибиотик и увидим чувствительность бактериальных клеток к препарату. Выжившие клетки будут являться селективными.