İçindekiler
gen klonlama
Bir ökaryotik genin büyük ve eksiksiz bir kopyasını veya klonunu yapmak için en önemli şey, gen ürününü üretecek özelleşmiş hücreleri belirlemektir. Yani istenen ürün insülin ise pankreas hücrelerini kullanmak gibidir. Bu hücrelerin sitoplazmalarında, spesifik ürünlerini kodlayan birçok mRNA molekülü vardır. Bu mRNA’lar, elbette, intronları ayrılmış olarak çekirdekte bulunur. Özelleşmiş hücrede inanılmaz bir yoğunlukta bulunan mRNA’nın izole edilebilmesi için ağırlık gibi fiziksel özellikleri kullanarak belirli mRNA moleküllerini ayırmak için kullanılan teknikler vardır. Nadiren kopyalanan genlerin mRNA’larını ayırma teknikleri de vardır.
Uygun mRNA izole edildikten sonra, ikinci adım, retroviral ters transkriptaz kullanılarak ondan tek sarmallı DNA elde etmektir. Daha sonra DNA polimerazları, DNA sarmalını tam baz çiftlerinde kopyalamak için kullanılır. Bu işlem sonucunda metnin çift sarmal yapısının ikinci ipliği oluşur. Kısıtlama endonükleaz, plazmitlerin içine yabancı DNA sokmak için uygulanan yukarıdaki prosedürlerden sonra plazmidi keser ve böylece çift yapışkan bir uç oluşturur. Doğal retrovirüslerden cDNA’ya eşdeğer yapışkan uçlu klonlanmış DNA eklenir ve plazmit DNA ve cDNA birbirine kaynaştırılır; DNA iskeletindeki bağlar ligaz tarafından yenilenir. Plazmid, konakçı bakteriye girer. Bu işlemin iki önemli avantajı vardır; Birincisi, uygun cDNA kullanımı nedeniyle, istenen geni içeren bakterileri bulmak için kullanılan pahalı yöntem gerekli değildir ve ikincisi, prokaryotlar tarafından uzaklaştırılamayan intronlar, mRNA sentezi sırasında atılır. Dönüşen bakteri hücreleri hızla büyür ve istenen ürünü sentezleyebilen yüzlerce yeni hücre oluşturmak için bölünür.
Bu teknoloji, insüline ek olarak, sentezlenmesi özellikle zor olan çok sayıda hormonun (özellikle büyüme hormonlarının) elde edilmesinde kullanılır. Rekombinant sığır büyüme hormonu ile süt üretimi %10-40 oranında artırılmakta ve sentetik insan büyüme hormonu ile hormon eksikliğine bağlı bodur çocukların tedavisinde kullanılmaktadır. Yapısı ve işlevleri hakkında çok az bilgi sahibi olduğumuz, doğal olarak üretilen ve bağışıklık sistemini düzenleyerek çeşitli hastalıkların tedavisinde büyük yararları olan interferon, rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak yapılan araştırmalarda ve tıbbi müdahalelerde giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Rekombinasyon teknolojileri aşılarda birçok yeni gelişmeye de yol açmıştır. Bu, konakçı hücredeki zar proteininin belirli bir kısmına bağlanma ve lokalize olma ihtiyacını kullanarak grip virüsüyle savaşmanın bir yolunu geliştirmeyi içerir. Araştırmacılar, hedef proteinin hücre dışı kısmını kodlayan geni klonlayabilir ve daha sonra bu parçayı büyük miktarlarda elde edebilir. Potansiyel bir hastanın vücudu bu moleküler zayıflatıcılarla kaplanırsa, virüsler kendilerini serbest yüzen hedef hücrelere bağlayabilir ve zararsız hale gelebilir. Ancak, bu tür çalışmaların geniş ölçekte kullanılabilmesi için daha birçok teste ihtiyaç vardır.
Klonlama, ökaryotik hücrelerdeki genlerin dizilişini ve aktivitesini anlamanın yanı sıra konakçı hücreleri tıbbi veya tarımsal öneme sahip ürünler üreten kimyasal fabrikalara dönüştürmeyi mümkün kıldı. Rekombinant DNA teknolojisi ile yapılan en büyük ilerlemelerden biri, bu şekilde büyük önem taşıyan gen haritalarının çıkarılmasıdır. Bilinen bir işlev mRNA, bir tek sarmallı DNA parçasından 32P radyoizotop içeren bir kültürde kopyalandı. Bu DNA daha sonra, kromozomu çift sarmal yapısından tek bir sarmal halinde ayırmak için özel bir kromozom seti ile karıştırıldı. Baz çiftleri yeniden birleştirildiğinde, cDNA, kromozom üzerindeki tamamlayıcısı ile hızla eşleşir. cDNA’da radyoaktif işaretli bir etiket olduğu için, genin kromozom üzerindeki tam yeri anlaşılabilmektedir.
Bilim adamları, insan genomunun tam olarak haritasını çıkarmaya başlıyor. Bu tür çalışmalar, 50.000 veya daha fazla gende cDNA lokalizasyonu ile başlar ve tüm genom için baz çiftlerini belirlemeye devam eder. Ancak, bu konu hakkında çok fazla tartışma var. Örneğin, en zorlayıcı çalışmalardan bazıları için yeterli kaynak yokken, birçok kişiye göre tüm dizilimi ortaya çıkarmak için milyarlarca dolar harcamak, diğer genetik mühendisliği çalışmalarının geleceğini riske atıyor. Öte yandan insan genom projesi bu çalışma ile tamamlanırsa birçok hastalığın tedavisi mümkün olacak ve kromozomal organizasyona ilişkin birçok karanlık sonuç ortaya çıkacaktır.
Rekombinant DNA araştırmalarında kullanılan diğer teknikler, DNA’daki nükleotitlerin dizilişini anlamak, genleri ve bileşenlerini yeniden düzenlemek ve aralarındaki ilişkileri incelemek ve genlerin belirli bir bölgesinde spesifik mutasyonlar oluşturmak için kullanılan sistemleri içerir. Bu son teknikle araştırmacılar, DNA ve mRNA arasındaki sinyal dizilerinin kodunu çözmeye ve böylece enzimin işlevlerini anlamaya başladılar.
Gelecekte bazı araştırmacılar, cDNA teknolojisini kullanarak optimum büyüme koşullarında daha fazla ürün sağlamak için C4 fotosentezini sağlayacak genleri normalde C3 fotosentezine bağlı olan ürünlere aktarmaya çalışıyorlar. Diğer araştırmacılar da ekin bitkilerinin atmosferik nitrojeni sabitlemesini sağlayacak genler üzerinde çalışıyorlar. Daha mütevazı çalışmalar çoğunlukla, insan beslenmesi için son derece önemli olan ancak tahıllarda veya fasulyelerde küçük miktarlarda bulunan belirli amino asitleri üretecek genler üzerinedir. Böylece et gibi kilo aldırmayan, ucuz ve besin değeri yüksek bitkisel ürünler üretmek mümkün olacaktır.
Geleneksel aşı teknolojilerinin işe yaramadığı birçok virüse karşı yeni aşılar geliştirmek mümkün olacak. Örneğin virüsün kendisi kültürde büyük oranlarda üretilmiyorsa, bağışıklık tepkisini tetikleyecek olan zarf proteinini kodlayan gen klonlanabilir ve bu gen ürünü virüsün kendisi yerine kullanılabilir.
Gen tedavisi
Bir genin kopyalarını mutant alellere sahip organizmalara sokmak mümkündür ve bu deneysel olarak Drosophila ve insanlarda yapılmıştır. Örneğin, retrovirüsler veya lipozomlar (hücre zarı ile kaynaşabilen ve içeriğini iletebilen), terapötik genleri hedef hücrelere iletmek için kullanılabilir, öyle ki alıcı hücrede kromozomal geçişte herhangi bir yerdeki herhangi bir gen, bu giriş olayı sırasında yok edilir. Olgun hücredeki genlerin sadece küçük bir kısmı aktiftir. Hücreye verilecek genleri mikroskobik altın parçacıklarına sararak hücre içine boşaltma yöntemidir. Sindirim ve ter bezlerini bloke ederek ağrılı ve tehlikeli kistlere neden olan kistik fibroz adı verilen genetik bir hastalığın laboratuvarlarda alınan kültürlerle tedavisi mümkün hale geldi. Bu gelişme, birçok başka hastalığın tedavisi için bir umut ışığı oldu.
Geni evcil hayvanlara aktarmak da mümkündür. Üreme döngüsü, yumurtanın gelişimini bir retrovirüs ile etkileyerek veya yukarıda açıklanan mikroenjeksiyon işlemiyle değiştirilebilir. Büyüme hormonları için başka bazı genlerin de bu şekilde eklenmesi mümkün olabilir.
Rekombinant DNA teknolojisinde istenmeyen yan etki riski, bu teknolojinin kullanım alanlarını daraltmaktadır. Tehlikeli patojenlerin çalışıldığı mikrobiyoloji laboratuvarlarında olduğu gibi bu tür çalışmaların yapıldığı laboratuvarlarda da hijyen ve güvenlik dikkate alınmalıdır. Ayrıca, rekombinant DNA araştırmalarında kullanılan mikroorganizmaların patojen olma veya bazı tehlikeli mutantlar oluşturma riski taşıdığı unutulmamalıdır.
kaynak:
Khan Akademisi
yazar: bronzlaştırıcı tonik
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]