Il DNA ricombinante è una sequenza di DNA che è stata creata artificialmente in laboratorio. Il DNA è il modello utilizzato dalle cellule per produrre le proteine che costituiscono gli organismi viventi, e la disposizione delle basi di azoto lungo un filamento di DNA determina quali proteine si formano. Isolando frammenti di DNA e ricombinandoli con altre sequenze, i ricercatori sono in grado di clonare il DNA all'interno di batteri o altre cellule ospiti e produrre proteine utili, come l'insulina. La clonazione consente uno studio molto più semplice di particolari sequenze di DNA, poiché produce una grande quantità di DNA che può quindi essere modificata e analizzata.
Metodi di costruzione del DNA ricombinante
La trasformazione è un processo mediante il quale un segmento di DNA è inserito in un plasmide - un piccolo cerchio di DNA auto-replicante. Il DNA viene tagliato usando enzimi di restrizione. Questi enzimi sono prodotti nelle cellule batteriche come meccanismo difensivo e mirano a siti particolari su una molecola di DNA e lo separano. Gli enzimi di restrizione sono particolarmente utili perché creano "estremità appiccicose" sui segmenti del DNA. Come il Velcro, queste estremità appiccicose permettono al DNA di unirsi facilmente con segmenti complementari.
Il gene di interesse e i plasmidi sono entrambi esposti allo stesso enzima di restrizione. Questo crea molte diverse molecole. Alcuni sono plasmidi contenenti il gene di interesse, alcuni sono plasmidi contenenti altri geni, alcuni sono due plasmidi insieme. I plasmidi vengono quindi reintrodotti nelle cellule batteriche, dove si replicano, e la ricercata molecola di DNA ricombinante viene identificata attraverso diversi tipi di analisi. Ad esempio, se il plasmide è affettato in un particolare gene, gli scienziati possono cercare cellule che non riescono ad esprimere quel gene e quindi identificare la ricombinazione riuscita.
La trasformazione non batterica è essenzialmente lo stesso processo ma utilizza non batterici celle come host. Il DNA può essere iniettato direttamente nel nucleo di una cellula ospite. I ricercatori possono anche bloccare una cellula con particelle metalliche microscopiche che sono state rivestite con DNA.
La trasfezione è molto simile alla trasformazione, ma si usano i fagi invece dei plasmidi. Un fago è un virus che infetta i batteri. Sia i fagi che i plasmidi sono ideali per questo processo poiché si replicheranno rapidamente all'interno di una cellula batterica.
Clonazione e utilizzo delle sequenze del DNA ricombinante
Una volta che i ricercatori hanno identificato le particolari cellule batteriche contenenti la sequenza ricombinante, possono far crescere quelle cellule in una coltura e generare grandi quantità del gene. È difficile ottenere cellule batteriche in grado di generare effettivamente una proteina da una cellula ospite umana o animale, ma ci sono modi per modificare l'espressione genica per facilitare tale produzione. Se le cellule nucleate vengono utilizzate come cellule ospiti (come nella trasformazione non batterica), le cellule avranno meno problemi ad esprimere il gene ricombinante.
Una volta che i geni sono clonati in grandi numeri, possono essere memorizzati nelle librerie DNA, sequenziato e studiato. La tecnologia del DNA ricombinante ha consentito molte importanti scoperte in campo forense, lo studio delle malattie genetiche, l'agricoltura e i prodotti farmaceutici.
