Klonovanie génov a vektory

Keď genetici používajú malé kúsky DNA na klonovanie génu a vytvorenie geneticky modifikovaného organizmu (GMO) sa táto DNA nazýva vektor.

V molekulárnom klonovaní je vektorom molekula DNA, ktorá slúži ako nosič na prenos alebo inzerciu cudzieho génu (génov) do inej bunky, kde sa môže replikovať a / alebo exprimovať. Vektory patria medzi základné nástroje na klonovanie génov a sú najužitočnejšie, ak kódujú aj nejaký markerový gén kódujúci bioindikátorovú molekulu, ktorá sa môžu merať biologickým hodnotením, aby sa zabezpečilo ich vloženie a expresia v hostiteľovi organizmus.

Konkrétne je klonovacím vektorom DNA získaná z vírusu, plazmidu alebo buniek (vyšších organizmov), ktoré sa majú vložiť cudzím fragmentom DNA na účely klonovania. Pretože klonovací vektor sa môže v organizme stabilne udržiavať, vektor obsahuje aj znaky, ktoré umožňujú pohodlné vloženie alebo odstránenie DNA. Po klonovaní do klonovacieho vektora môže byť fragment DNA ďalej klonovaný do iného vektora, ktorý môže byť použitý s ešte špecifickejšou charakteristikou.

V niektorých prípadoch sa vírusy používajú na infikovanie baktérií. Tieto vírusy sa skrátene nazývajú bakteriofágy alebo fágy. Retrovírusy sú vynikajúcimi vektormi na zavádzanie génov do živočíšnych buniek. Plazmidy, ktoré sú kruhovými časťami DNA, sú najbežnejšie používanými vektormi používanými na zavedenie cudzej DNA do bakteriálnych buniek. Často nesú gény antibiotickej rezistencie, ktoré sa môžu použiť na testovanie expresie plazmidovej DNA na Petriho miskách s antibiotikami.

Prenos génov do rastlinných buniek sa bežne uskutočňuje pomocou pôdnej baktérie Agrobacterium tumefaciens, ktorý pôsobí ako vektor a vkladá veľký plazmid do hostiteľskej bunky. Ak sú prítomné antibiotiká, budú rásť iba tie bunky, ktoré obsahujú klonovací vektor.

Šesť hlavných typov vektorov je:

• Plasmid. Cirkulárna extrachromozomálna DNA, ktorá sa autonómne replikuje vo vnútri bakteriálnej bunky. Plazmidy majú všeobecne vysoké číslo kópie, ako je napríklad pUC19, ktorý má počet kópií 500 - 700 kópií na bunku.
• FAG. Molekuly lineárnej DNA získané z bakteriofága lambda. Môže byť nahradená cudzorodou DNA bez narušenia jej životného cyklu.
• Kozmid. Ďalšia kruhová molekula extrachromozomálnej DNA, ktorá kombinuje vlastnosti plazmidov a fágu.
• Bakteriálne umelé chromozómy. Na základe bakteriálnych mini-F plazmidov.
• Umelé chromozómy kvasiniek. Jedná sa o umelý chromozóm, ktorý obsahuje teloméry (jednorazové tlmivé roztoky na koncoch chromozómov, ktoré sa oddeľujú počas delenia buniek) s počiatky replikácie, kvasinková centroméra (časť chromozómu, ktorá spája sesterské chromatidy alebo dyad) a voliteľný marker na identifikáciu v kvasinkách buniek.
• Ľudský umelý chromozóm. Tento typ vektora je potenciálne užitočný na dodávanie génov do ľudských buniek a nástroj na štúdie expresie a určovanie funkcie ľudského chromozómu. Môže niesť veľmi veľký fragment DNA.

Všetky upravené vektory majú pôvod replikácie (replikátor), klonovacie miesto (lokalizované tam, kde ani inzercia cudzej DNA nie je narušuje replikáciu alebo inaktiváciu nevyhnutných markerov) a voliteľný marker (typicky gén, ktorý poskytuje rezistenciu voči antibiotiká).