فناوری DNA نوترکیب

 

مقدمه

تكنولوژی DNA نوتركیب یا Recombinant DNA Technology مجموعه‌ای از تكنیك‌های مرتبط با DNA است كه با وارد شدن به عرصة دانش بیولوژی در اوایل دهة ۱۹۷۰ میلادی، انقلابی در تحقیقات علوم پایه زیستی و نیز بیوتكنولوژی به وجود آورده است. تكنیك همانند سازی ژن یا Gene Cloning هستة مركزی تكنولوژی DNA  نوتركیب را تشكیل می‌دهد كه با استفاده از آن می‌توان یك ژن بیگانه را در یك سلول زنده كپی و تكثیر كرد و سپس با بیان آن، پروتئین مرتبط با آن ژن را كه اصطلاحاً، پروتئین نوتركیب (Recombinant Protein) نامیده می‌شود، در مقادیر زیاد تولید كرد.

کلون سازي DNA شامل جداسازي قطعه موردنظر از DNA و تکثير دادن نسخه هاي متعددي از آن در يک ارگانيسم (معمولا يک باکتري) است که طي دوره اي طولاني در آزمايشگاه قابليت رشد دارد. اين کار به منظور توليد مقادير نسبتا بالايي از قطعه مورد نظر DNA است که امکان تجزيه و تحليل ساختار و عملکرد آن را فراهم مي کند.

با استفاه از اين تکنيک، توالي خاصي از DNA به نام DNAنوترکيب توليد مي شود. در اوايل دهه ۱۹۷۰ تشخيص داده شد که ميکروب هاي معيني واجد آنزيم هايي به نام آنزيم هاي محدود کننده هستند که قادرند DNA را در يک ناحيه خاص برش دهند.اين بخش هاي بريده شده در فرآيندهاي بعدي براي ساختن مولکول هاي DNA نوترکيب مفيدند. اين خاصيت آنزيم هاي محدود کننده در فناوري DNA و کاربرد آن در ژنتيک پزشکي نقش دارد.

  

 

رابطه ی بین DNA  و پروتئین

از روی DNA و اطلاعات موجود در آن ، پلی پپتید ( پروتئین )ساخته می شود. از آنجائیکه جایگاه DNA در هسته و محل پروتئین سازی در سیتوپلاسم قرار دارد و توسط غشاء هسته از یکدیگر جدا می گردد بنابراین مولکولی بایستی ارتباط این دو را برقرار سازد ، بر اساس دلایل زیر این مولکول ، RNA می باشد.

1-مولکول RNAکوچک بوده وبه راحتی از غشاء عبور می کند.

2-مقدار RNA در سلول هایی که فعالیت پروتئین سازی زیادی دارند ، بالا می باشد.

3- RNA هم در سیتوپلاسم و هم در هسته وجود دارد.

4- مقدار RNA در سلولهایی با پروتئین سازی کم ، اندک می باشد.

این مولکول میانجی که اطلاعات را از DNA به ریبوزوم حمل می کند، RNA پیک نام دارد.

فرآیند ساخته شدن RNA از روی DNA رونویسی نام دارد ، که اولین قدم برای ساخته شدن پروتئین می باشد. این عمل توسط آنزیم  RNA پلیمراز صورت می پذیرد.

 

ساختار پروتئین ها

 

پروتئینها از اتصال اسیدهای آمینه به یکدیگر از طریق پیوند پپتیدی بدست می‌آیند. تشکیل پیوند پپتیدی و قرار گرفتن ترتیب اسیدهای آمینه که برای هر پروتئین اختصاصی است، به سادگی امکان پذیر نیست. به همین دلیل می‌بایست در یاخته مکانیسم ویژه‌ای وجود داشته باشد که بتواند ویژگی پروتئینها را حفظ کند. بیوسنتز پروتئینها در واقع ترجمه ترتیب نوکلئوتیدی اسید نوکلئیک DNA در مولکول پروتئین است. انتقال اطلاعات از DNA به مولکول پروتئین بوسیله RNAها ، بویژه mRNA امکانپذیر است. بدین ترتیب برای هر پروتئین ، mRNA اختصاصی آن پروتئین وجود دارد. به عبارت دیگر هر پروتئین در روی DNA ، ژن اختصاصی دارد که اطلاعات آن ژن در mRNA رونویسی و در مولکول ترجمه می‌شود.

 

بیوسنتز پروتئین یا ترجمه  (Translation mRNA)

 

فرآیندی است که طی آن اطلاعات موجود در mRNA برای ساخت پروتئین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 

عوامل لازم برای ترجمه

 

عوامل لازم برای ترجمه :  1- الگو( mRNA)   2- مصالح ساختمانی 3- آنزیم‌ها  4- انرژی 5- فاکتورهای پروتئینی

 

فاکتورهای پروتئینی

 

به عوامل پروتئینی گفته می‌شود که در هریک از مراحل مختلف شروع، ادامه و خاتمة سنتز پروتئین شرکت می‌کنند. این فاکتورها برحسب مرحله‌ای که وارد آن می‌شوند به نام فاکتورهای شروع (IF) ادامه (EF) و خاتمه (RF) نامیده می‌شوند. تنوع فاکتورهای مختلف پروتئینی در یوکاریوت‌ها بسیار بیشتر از پروکاریوت‌ها است. به این ترتیب امکان تنظیم دقیق تر سنتز پروتئین در یوکاریوت‌ها وجود دارد.  به طور کلی مراحل سنتز پروتئین در یوکاریوت‌ها و پروکاریوت‌ها بسیار شبیه به یکدیگر و شامل مراحل زیر است: 1- مرحله شروع 2- مرحلة ادامه 3- مرحلة خاتمه

1- تشکیل کمپلکس آغازگر اولین واقعه برای سنتز پروتئین محسوب می‌شود.

2- برای انجام این مرحله به دو فاکتور طویل کننده نیاز است.

3- عمل طویل شدن خاتمه ادامه می‌یابد. فاکتورهای ختمRF) ) وارد عمل می‌شوند.

 

کاربرد تكنولوژی نوتركیب

 

1- درمان بیماری های ژنتیکی ( ژن درمانی)

2- تولید فراورده های بیولوژیکی مفید ( انسولین)

3- تولید واکسن

4- بهبود گياهان زراعي ، برخورد با گونه هاي ميکروبي نوترکيب...