15.1: Огляд

Last updated
Save as PDF

Page ID: 6109

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Ми починаємо цю главу з розгляду технологій, які призвели до генної інженерії. Здатність робити рекомбінантну ДНК є такою насіннєвою технологією, що просто усвідомлюючи це можна зробити, а потім зробити це в пробірці вперше заробив Пол Берг половину частки в Нобелівській премії 1980 року з хімії (іншу половину розділили Вальтер Гілберт і Фредерік Сангер для досліджень). що дозволило ефективно секвенувати ДНК). Спочатку ми розглянемо синтез кДНК, синтез копій ДНК з РНК, те, що ретровіруси зазвичай роблять як частину шляху їх розмноження. Ретровірус впорскує свою РНК в клітини-мішені, де транскрибує фермент зворотної транскриптази. Фермент зворотно транскрибує копію ДНК (кДНК), що доповнює вірусну РНК. Перші кроки при ретровірусної інфекції узагальнено на ілюстрації нижче.

Той самий фермент зворотної транскриптази робить подвійну багатониткову кДНК, або (ds) кДНК, яка потім реплікується. Ці CDNA транскрибуються в нові геноми вірусної РНК та мРНК для вірусних білків. Останні інкапсулюють геноми РНК в нові віруси. Зворотна транскриптаза тепер є лабораторним інструментом, який використовується для зворотної транскрибування кДНК практично з будь-якої послідовності РНК. Він, поряд з багатьма вірусними, бактеріальними і навіть еукаріотичними ферментами і біомолекулами, зараз є частиною нашого інструментарію рекомбінантної ДНК та генної інженерії.

Ми побачимо, як створюється та перевіряється бібліотека кДНК на кДНК, і як клонована кДНК може виловити цілий ген з геномної бібліотеки. Далі ми побачимо, як полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) може виробляти (ампліфікувати) мільйони копій одного гена (або іншої послідовності ДНК) з такої кількості ДНК, як міститься в одній клітині. Окрім широко розрекламованого використання в криміналістиці, ПЛР є ще одним важливим лабораторним інструментом для вибірки, посилення та вивчення послідовностей, що цікавлять. Ці поважні технології ілюструють важливі принципи клонування та аналізу послідовностей. Звичайно, аналіз традиційно клонованих і ампліфікованих послідовностей ДНК використовувався для вивчення еволюції та експресії окремих генів. А іноді нас вводять в оману! Наприклад, знання того, що генетична мутація пов'язана з хворобою, зазвичай призводить до пошуку того, як мутація може спричинити хворобу. Але, як дослідники в будь-якій дисципліні попереджають нас, кореляція - це не причинно-наслідковий зв'язок! Насправді ми знаємо, що багато фенотипів, включаючи генетичне захворювання, не є результатом єдиного мутантного гена. Аутизм - лише один із прикладів.

Нові галузі геноміки та протеоміки використовують зростаючу батарею потужних інструментів для вивчення багатьох генів та їх регуляторних мереж одночасно. Молекулярні мережі, які стали можливими завдяки геноміці та протеоміці (та інших барвистих цілісних термінів, про які ми обговоримо пізніше), обіцяють нам пройти повз наївних і часто неправильних уявлень про причинно-наслідковий зв'язок. Ми можемо незабаром виявити багато кореляцій, які можуть підсумувати причинно-наслідковий зв'язок або схильність до генетичних захворювань.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Скопіюйте та вставте підпис тут. (Авторське право; автор через джерело)