DNA רקומביננטי – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף

בשורה

גרסה מ־13:48, 10 ביוני 2015

דנ"א רקומביננטי (Recombinant DNA) - הינו מולקולת DNA שנוצרה באופן טבעי או תוכננה במעבדה - כתוצאה מצירוף (קומבינציה) מחדש (רה) של מקטעי DNA ממקורות שונים, לרוב ממינים שונים של אורגניזמים.

מולקולות דנ"א רקומביננטי (rDNA) הנן מולקולות דנ"א המיוצרות לרוב בשיטות מעבדה של התערבות גנטית (כמו שיבוט מולקולרי), על מנת לחבר חומר גנטי ממספר מקורות שונים, ויצירת רצפים גנטים אשר לא היו יכולים להתקיים ביצורים חיים ללא התערבות זו. דנ"א קרומביננטי אפשרי כיוון שמולקולות דנ"א מכל היצורים חולקות את אותו המבנה הכימי ושונות רק ברצף הנוקלאוטידי אשר נמצא בתוך המבנה הכללי הזהה.

הקדמה

דנ"א רקומביננטי הנו שם כללי לתוצר התהליך בו לוקחים חלק אחד של דנ"א ומשלבים אותו עם שרשרת נוספת של דנ"א. מולקולות דנ"א רקומביננטי לפעמיםם נקראות "דנ:T כימרי", כיוון שהן לרוב עשויות מחומר גנטי של שני יצורים שונים. טכנולוגית הדנ"א הרקומביננטי משתמשת ברצפים פלינדרומים.

רצפי הדנ"א המשמשים לבניית דנ"א רקומביננטי יכולים להיות במקורם מכל יצור או זן. לדוגמא, דנ"א צמחי יכול להצטרף לדנ"א של בקטריה, או למשל דנ"א אנושי יכול להצטרף לדנ"א של פטרייה. בנוסף, רצפי דנ"א שלא קיימים בשום מקום בטבע יכולים להיווצר ע"י הסינתזה הכימית של דנ"א, ולהישתלב יחד לדנ"א רקומביננטי.

שימוש בטכנולוגית דנ"א רקומביננטי ובדנ"א סינטטי, למעשה אומר כי כל רצף של דנ"א יכול להיווצר ולהיות מוצג לכל אחד ממגוון רחב מאוד של יצורים חיים.

חלבונים אשר נוצרים כתוצאה מהופעת הדנ"א הרקומביננטי שבתוך התאים, נקראים חלבונים רקומביננטים. כאשר דנ"א רקומביננטי המקודד חלבון מוצג לייצור המארח, החלבון הרקומביננטי לא תמיד יווצר. הווצרות חלבונים כתוצאה מביטוי לחלבונים זרים דורש שימוש בוקטורי ביטוי מיוחדים ולעתים קרובות על גוף היצור לעשות ארגון מחדש של הרצף הגנטי שלו על מנת לייצר את החלבון הזר.

דנ"א רקומביננטי שונה משילוב גנטי בכך שהאחרון משתמש בשיטות מלאכותיות בתוך מבחנה, בעוד שדנ"א רקומביננטי הוא תהליך ביולוגי המתבסס על שילוב של דנ"א הקיים באופן טבעי אצל יצורים חיים.

יצירת דנ"א רקומביננטי

שיבוט מולקורלרי הינו תהליך מעבדה שבו משתמשים על מנת ליצור דנ"א רקומביננטי. שיטה זו הינה אחת ממגוון שיטות קיימות, כמו תגובת השרשרת של פולימראז (PCR) המשמשת לבקר את השכפול של כל רצף DNA ספציפי. השוני העיקרי בין שתי השיטות הללו הינו ששיבוט מולקולרי כולל שכפול של הדנ"א בתוך תא חי, בעו ש-PCR משכפל דנ"א במבחנה, ללא תאים חיים.

ייצור של דנ"א רקומביננטי דורש וקטור שיבוט, מולקולת דנ"א אשר משתכפלת בתוך תא חי. וקטורים לרוב נגזרים מפלסמידים או מוירוסים, ומייצגים יחסית חלק קטן של דנ"א הכולל אותות נחוצים לשכפול גנטי, כמו גם אלמנטים נוספים המאפשרים החדרת דנ"א זר. בחירת הוקטור לשיבוט המולקולרי תלוי בבחירת הייצור המארח, גודל הדנ"א המשובט, והאם ואיך על הדנ"א הזר להתבטא. חלקי הדנ"א יכולים להיות משולבים על ידי שימוש במגוון שיטות, כמו הגבלת האנזים או "הרכבת גיבסון".

בפרוטוקולים סטנדרטיים של שיבוט, השיבוט של כל קטע DNA כרוך בשבעה צעדים: 1. בחירה של יצור מארח ווקטור שיבוט 2. הכנת וקטור הדנ"א 3. הכנת הדנ"א למצב של שיבוט 4. יצירת דנ"א רקומביננטי 5. הצגה של הדנ"א הרקומביננטי לייצור המארח 6. בחירה של יצורים המכילים דנ"א רקומביננטי 7. סריקת השיבוטים עם ה- DNA רצוי והמאפיינים ביולוגיים.

ביטוי של דנ"א רקומביננטי

לאחר השתלה לתוך האורגניזם המארח, הדנ"א הזר המוכל בתוך ה- DNA הרקומביננטי עשוי או עשוי שלא, לבוא לידי ביטוי. ייתכן כי הדנ"א פשוט ישוכפל ללא ביטוי, או שהוא יעובד ויתורגם כך שהחלבון הרקומביננטי יווצר. באופן כללי, ביטוי של גן זר דורש בנייה מחדש של הגן, כך שיכלול רצפים הדרושים לייצור מולקולת mRNA היכולה להיות בשימוש על ידי מנגנון התרגום של המארח. שינויים ספציפים לאורגניזם המארח יכולים להיעשות על מנת לשפר את הביטוי של הגן. בנוסף, ייתכן כי יתבצעו שינויים נוספים לרצף קידוד, על מנת לשפר את התרגום, להפוך את החלבון למסיס, לכוון את החלבון רקומביננטי למיקום התאי/ החוץ תאי הנכון ולייצב את החלבון.

מאפייני אורגניזמים המכילים דנ"א רקומביננטי

ברוב המקרים, לאורגניזמים הכוללים דנ"א רקומביננטי יש פנוטיפים רגילים. כלומר, ההופעה שלהם, ההתנהגות והמטבוליזם לרוב לא משתנים, והדרך היחידה להראות את קיומו של הדנ"א הרקומביננטי הוא לבדוק את הדנ"א עצמו, לרוב ע"י בדיקת PCR. קיימים יוצאי דופן, להסבר - ראה מטה.

אם רצפי ה-rDNA מקודדים גן, אז הופעת ה-RNA או החלבון המיוצרים ע"י הגן הרקומביננטי, ניתנים לאיתור בדרך כלל באמצעות RT-PCR או שיטות נוספות. שינויים פנוטיפים משמעותיים הם יוצאי דופן, אלא אם הגן הרקומביננטי נבחר וקודד על מנת לגרום לפעילות ביולוגית בתא המארח. פנוטיפים נוספים כוללים רעילות לאורגניזם המארח, במיוחד אם הוא מבוטא בתוך תאים או רקמות לא תואמים.

בחלק מהמקרים, לדנ"א רקומביננטי יש השפעות מזיקות גם אם זה לא בא לידי ביטוי. מנגנון אחד שבו זה קורה הוא הכנסת אי-אקטיבציה insertional, שבו rDNA מוכנס לתוך הגן של התא המארח. בחלק מן המקרים, חוקרים משתמשים בתופעה הזו כדי "לשכנע" את הגנים להחליט מהו התפקיד הביולוגי שלהם וחשיבותם. מנגנון נוסף שבו הכנסת rDNA לתוך DNA כרומוזומי יכול להשפיע על ביטוי גנטי הוא ע"י הפעלה בלתי מתאימה של גנים בתאים קודמים שאינם מבוטאים. מנגנון זה יכול להתרחש, למשל, כאשר חלק של DNA רקומביננטי הכולל יוזם פעיל ממוקם לצד גן תא מארח שקט, או כאשר גן התא המארח הפועל כדי לרסן את הביטוי הגנטי, עובר תהליך של אי-אקטיבציה על ידי ה- DNA הרקומביננטי.

שימושי טכנולוגית דנ"א רקומביננטי

דנ"א רקומביננטי נמצא בשימוש רחב בביוטכנולוגיה, ברפואה ובמחקר. כיום, חלבונים רקומביננטים ותוצרים אחרים של דנ"א רקומביננטי נמצאים כמעט בכל בית מרקחת, מעבדת מחקר או מעבדה רפואית. בנוסף, אורגניזמים אשר עברו טיפולים בשימוש דנ"א רקומביננטי, וכן תוצרים שנגזרו מן היצורים הללו, מצאו את דרכם לחוות, לסופרמרקטים, לחנויות טבע ואפילו לחנויות לבעלי חיים.

השימוש הנפוץ ביותר של דנ"א רקומביננטי הוא במחקר בסיסי, בו הטכנולוגיה הזו חשובה לעבודה היומיומית העדכנית בביולוגיה ובביו-רפואה. דנ"א רקומביננטי משמש לזיהוי, מיפוי וסידור גנטי, וכן כדי להחליט על התפקוד הגנטי. בדיקות דנ"א רקומביננטי משמשות גם לניתוח הביטוי הגנטי בתאים ספציפים, וכן ברקמות שונות של אורגניזמים. חלבונים רקומביננטים משמשים באופן נרחב כמגיבים בניסויי מעבדה, כמי שמסייעים בבדיקות נוגדנים וכבסיס לבדיקת סינתזת חלבונים בתוך התאים.

כימוזין רקומביננטי

נמצא ברנט, כימוזין הוא אנזים הדרוש לייצור גבינה. זה היה המאכל המהונדס הגנטי הראשון שהיווה תוסף בשימוש מסחרי. באופן מסורתי, נוהגים לייצר כימוזין מרנט, אשר נגזר מהחלב. מדענים הינדסו שרשרת לא פאתוגנית (K12) של בקטריית אי-קולי בשביל ייצור מעבדה נרחב של האנזים. המיקרוביולוגיה הזו ייוצר אנזים רקומביננטי, בעל זהות מבנית לאנזים העגל, עולה פחות, ומיוצרת בכמויות נרחבות. כיום, בערך 60 אחוז מהגבינות הקשות בארה"ב מיוצרות עם כימוזין מהונדס גנטית. ב-1990, הFDA הגדיר את הכימוזין בסטטוס -"באופן כללי מוכר כבטוח", בהתבססות על מידע שהראה כי האנזים בטוח לשימוש.

אינסולין אנושי רקומביננטי

אינסולין זה החליף כמעט לחלוטין את האינסולין שהופק מבעלי חיים, לטיפול בסוכרת תלוית אינסולין. מגוון של אינסולינים רקומביננטים נמצא בשימוש רחב. אינסולין רקומביננטי מסונתז ע"י הכנסת גן אינסולין אנושים לתוך חיידק אי-קולי, או לתוך שמרים, אשר לאחר מכן מפיקים אינסולין לשימוש אנושי.

הורמון גדילה רקומביננטי HGH

מיועד לשימוש של מטופלים אשר בלוטת יותרת המוח שלהם אינה מייצרת כמות מספקת של הורמוני גדילה והתפתחות. לפני ש-HGH רקומביננטי הפך לזמין, HGH לשימוש טיפולי הופק מבלוטות יותרת המוח של גוויות. השיטה הלא בטוחה הזו הובילה להתפתחות מחלת קרויצפלד-יעקב אצל חלק מהמטופלים. HGH רקומביננטי מנע את הבעיה הזו, ועכשיו משמש לטיפול נרחב בבעיות גדילה. כמו כן נעשה ב-HGH הרקומביננטי שימוש לרעה ע"י ספורטאים ואחרים.

גורם קרישת הדם הרקומביננטי השמיני

חלבון קרישת דם המסופק למטופלים הסובלים מבעיות בקרישת הדם כמו המופיליה, שאינם מסוגלים לייצר את גורם 8 בכמויות מספקות לשם קרישת דם תקינה. לפני התפתחות הגורם ה-8 הרקומביננטי, החלבון היה מתקבל על ידי עיבוד כמויות גדולות של דם אנושי מתורמים רבים, שיטה אשר גרמה לסיכון גבוה מאוד של העברת מחלות זיהומיות בדם הנישא, כמו איידס וצהבת.

חיסון צהבת רקומביננטי

אינפקצית הפטיטיס B (צהבת) נמנעת על ידי שימוש בחיסון רקומביננטי להפטיטיס B, אשר כולל אנטיגן של הפטיטיס B המיוצר בתאי שמרים. פיתוח החיסון הרקומביננטי היה התפתחות חשובה והכרחית כיוון שוירוס הפטיטיס B, בשונה בוירוסים נפוצים נוספים (כמו פוליו), אינם יכולים לחיות במבחנה.

אבחון HIV

כל אחת משלוש השיטות המשמשות לאבחון נגיף HIV פותחו על ידי שימוש בדנ"א רקומביננטי. מבחן הנוגדנים (אליסה) משתמשים בחלבון HIV רקומביננטי לשם איתור הופעת נוגדנים שהגוף ייצר כתגובה לנגיף ה-HIV.

Each of the three widely used methods for diagnosing HIV infection has been developed using recombinant DNA. The antibody test (ELISA or western blot) uses a recombinant HIV protein to test for the presence of antibodies that the body has produced in response to an HIV infection. The DNA test looks for the presence of HIV genetic material using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). Development of the RT-PCR test was made possible by the molecular cloning and sequence analysis of HIV genomes. HIV testing page from US Centers for Disease Control (CDC) Golden rice A recombinant variety of rice that has been engineered to express the enzymes responsible for β-carotene biosynthesis.[9] This variety of rice holds substantial promise for reducing the incidence of vitamin A deficiency in the world's population.[18] Golden rice is not currently in use, pending the resolution of regulatory issues.

@@ שורה 72: / שורה 72: @@
 === גורם קרישת הדם הרקומביננטי השמיני ===
-חלבון קרישת דם המסופק למטופלים הסובלים מבעיות בקרישת הדם כמו המופיליה, שאינם מסוגלים לייצר את גורם 8 בכמוי
+חלבון קרישת דם המסופק למטופלים הסובלים מבעיות בקרישת הדם כמו המופיליה, שאינם מסוגלים לייצר את גורם 8 בכמויות מספקות לשם קרישת דם תקינה. לפני התפתחות הגורם ה-8 הרקומביננטי, החלבון היה מתקבל על ידי עיבוד כמויות גדולות של דם אנושי מתורמים רבים, שיטה אשר גרמה לסיכון גבוה מאוד של העברת מחלות זיהומיות בדם הנישא, כמו איידס וצהבת.
-A blood-clotting protein that is administered to patients with forms of the bleeding disorder hemophilia, who are unable to produce factor VIII in quantities sufficient to support normal blood coagulation.[17] Before the development of recombinant factor VIII, the protein was obtained by processing large quantities of human blood from multiple donors, which carried a very high risk of transmission of blood borne infectious diseases, for example HIV and hepatitis B. DrugBank entry
+=== חיסון צהבת רקומביננטי ===
-Recombinant hepatitis B vaccine
-Hepatitis B infection is controlled through the use of a recombinant hepatitis B vaccine, which contains a form of the hepatitis B virus surface antigen that is produced in yeast cells. The development of the recombinant subunit vaccine was an important and necessary development because hepatitis B virus, unlike other common viruses such as polio virus, cannot be grown in vitro. Vaccine information from Hepatitis B Foundation
+אינפקצית הפטיטיס B (צהבת) נמנעת על ידי שימוש בחיסון רקומביננטי להפטיטיס B, אשר כולל אנטיגן של הפטיטיס B המיוצר בתאי שמרים. פיתוח החיסון הרקומביננטי היה התפתחות חשובה והכרחית כיוון שוירוס הפטיטיס B, בשונה בוירוסים נפוצים נוספים (כמו פוליו), אינם יכולים לחיות במבחנה.
-Diagnosis of infection with HIV
+=== אבחון HIV ===
+כל אחת משלוש השיטות המשמשות לאבחון נגיף HIV פותחו על ידי שימוש בדנ"א רקומביננטי. מבחן הנוגדנים (אליסה) משתמשים בחלבון HIV רקומביננטי לשם איתור הופעת נוגדנים שהגוף ייצר כתגובה לנגיף ה-HIV.
 Each of the three widely used methods for diagnosing HIV infection has been developed using recombinant DNA. The antibody test (ELISA or western blot) uses a recombinant HIV protein to test for the presence of antibodies that the body has produced in response to an HIV infection. The DNA test looks for the presence of HIV genetic material using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). Development of the RT-PCR test was made possible by the molecular cloning and sequence analysis of HIV genomes. HIV testing page from US Centers for Disease Control (CDC)
 Golden rice

	הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית.
	אם הערך לא נערך במשך שבוע ניתן להסיר את התבנית ולערוך אותו, אך לפני כן רצוי להזכיר את התבנית למשתמש שהניח אותה, באמצעות הודעה בדף שיחתו.	שיחה

הערך נמצא בשלבי עבודה: כדי למנוע התנגשויות עריכה ועבודה כפולה, אתם מתבקשים שלא לערוך את הערך בטרם תוסר ההודעה הזו, אלא אם כן תיאמתם זאת עם מניח התבנית.
אם הערך לא נערך במשך שבוע ניתן להסיר את התבנית ולערוך אותו, אך לפני כן רצוי להזכיר את התבנית למשתמש שהניח אותה, באמצעות הודעה בדף שיחתו.