Bilim adamları, laboratuvarda farklı kaynaklardan gelen DNA'yı birleştirerek rekombinant DNA oluştururlar. DNA klonlama, araştırmacıların, bakteriler gibi kolayca manipüle edilen hücrelere ekleyerek belirli genleri incelemelerine olanak tanır. Rekombinant DNA içeren organizmalar, genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO'lar) olarak bilinir. Rekombinant DNA teknolojisi bilime, tıbba ve tarıma fayda sağlayabilecek yeni genlere sahip organizmalar üretir.
Rekombinant DNA'nın yaratılması, ilgilenilen bir genin bir vektöre, DNA replikasyonu ve protein ekspresyonu için konakçı hücrelere yabancı DNA taşıyan bir araç eklenmesini içerir. En yaygın olarak kullanılan klonlama vektörleri, konağın kromozomal DNA'sından bağımsız olarak çoğalan plazmidler, küçük dairesel DNA parçalarıdır.
Rekombinant DNA oluşturmak için, hem ilgili gen de dahil olmak üzere verici DNA hem de vektör, kısıtlama enzimleri kullanılarak kısıtlama siteleri adı verilen spesifik nükleotid dizilerinde kesilir. DNA ligaz enzimi, ilgi konusu genin ve plazmitin bağlandığı şeker-fosfat omurgasını mühürler.
Sonuç, ek adı verilen entegre bir verici DNA parçasına sahip bir vektörden oluşan rekombinant bir DNA molekülüdür. Bir bilim adamı daha sonra bu hibrit DNA molekülünü, kolayca ve hızlı bir şekilde çoğaldığı bir konakçı organizmaya (tipik olarak bakteri veya maya) sokabilir. Bu, bilimsel araştırma ve diğer uygulamalar için gerekli olan ilgi konusu genin birçok kopyasını oluşturur. Gen aynı zamanda, konağın hücresel mekanizması kullanılarak insan insülini gibi istenen proteine kopyalanabilir ve çevrilebilir.
Rekombinant DNA oluşturmak kusurlu bir süreçtir ve sıklıkla hatalar meydana gelir. Örneğin, vektör ekleme olmadan kapanabilir veya ekleme yanlış (örneğin geriye doğru) olabilir. Araştırmacılar, daha ileri çalışmalar için rekombinant DNA'yı kullanmadan önce hataları kontrol etmelidir. Nükleotid dizilimi, doğru eklenti ile plazmit taşıyan bakteri kolonilerinin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Bilim İnsanları Genleri ve Proteinleri İncelemek İçin Rekombinant DNA Kullanıyor
Rekombinant DNA teknolojisi, bir bilim insanının ilgilenilen bir genin veya bir protein ürününün birçok kopyasına ihtiyacı olduğunda özellikle avantajlıdır. Bununla birlikte, bir bilim adamının araştırması, istenen proteinin saptanması veya saflaştırılması gibi ek bir karmaşıklık düzeyi gerektirebilir. Bu amaca ulaşmak için, bir araştırmacı, bir füzyon geni veya kimerik gen oluşturmak için istenen proteine bir gen ürününü tanımlamak için kullanılan bir etiket veya raportör ve proteinler ekleyebilir.
Bilim adamları ilk olarak bakterilerde insan insülini üretmek için rekombinant DNA teknolojisini kullandı ve sonuçta diyabet tedavisi sağladı. Bu ilk keşiften bu yana, araştırmacılar terapötik kullanım için başka rekombinant DNA'lar ürettiler. Rekombinant bakteriler, büyüme hormonu eksikliği olan hastaları tedavi etmek için normal büyüme ve gelişme için gerekli bir protein olan insan büyüme hormonunu yapar. İnsanlardan ve hamsterlerden türetilen rekombinant memeli hücreleri, hemofili hastalarını tedavi etmek için normal kan pıhtılaşması için gerekli bir protein olan Faktör VIII'i üretir. Açıkça görülüyor ki, rekombinant DNA teknolojisi, temel proteinlerin büyük ölçekli üretimi için güçlü bir araçtır.
Rekombinant DNA teknolojisindeki tarımsal gelişmeler, insan refahını da etkiliyor. Örneğin, mısır çiftçileri, zararlı Avrupa mısır kurdu nedeniyle önemli ölçüde mahsul hasarına uğradı. Buna yanıt olarak bilim adamları, genetik olarak modifiye edilmiş, haşere dirençli mısır oluşturmak için toprakta yaşayan bir bakteriden Bacillus thuringiensis (Bt) — genleri izole etti. Bacillus thuringiensis doğal olarak insanlar, bitkiler veya diğer hayvanlar için değil, bazı böcekler için toksik olan proteinler üretir. Zararlılara dirençli Bt mısırının piyasaya sürülmesi mahsul verimini artırdı ve kimyasal böcek ilacı kullanımını azalttı. Bu tür tarımsal uygulamalar, küresel gıda tedarikinin kalitesini ve miktarını artırıyor.
