Genų klonavimas ir vektoriai

Kai genetikai naudoja mažus DNR gabalus, norėdami klonuoti geną ir sukurti genetiškai modifikuotą organizmą (GMO), ta DNR vadinama vektoriu.

Molekuliniame klonavime vektorius yra DNR molekulė, naudojama kaip nešiklis svetimam (-iems) genui (-ams) perkelti ar įterpti į kitą ląstelę, kur jis gali būti dauginamas ir (arba) ekspresuojamas. Vektoriai yra vieni iš būtinos genų klonavimo priemonės ir yra naudingiausi, jei jie taip pat koduoja kažkokį žymeklį geną, koduojantį tą bioindikatoriaus molekulę gali būti išmatuotas atliekant biologinį vertinimą, siekiant užtikrinti jų įterpimą ir ekspresiją šeimininke organizmas.

Konkrečiai, klonavimo vektorius yra DNR, paimta iš viruso, plazmidės arba (aukštesnių organizmų) ląstelių, kad būtų galima įterpti svetimą DNR fragmentą klonavimo tikslais. Kadangi klonavimo vektorius gali stabiliai išlikti organizme, vektorius taip pat turi savybių, leidžiančių patogiai įterpti arba pašalinti DNR. Po klonavimo į klonavimo vektorių, DNR fragmentą galima dar subklonuoti į kitą vektorių, kuris gali būti naudojamas dar specifiškiau.

Kai kuriais atvejais virusai naudojami užkrėsti bakterijas. Šie virusai trumpai vadinami bakteriofagais arba fagais. Retrovirusai yra puikūs vektoriai genams įnešti į gyvūnų ląsteles. Plazmidės, kurios yra apskritos DNR dalys, yra dažniausiai naudojami vektoriai, naudojami svetimoms DNR įvesti į bakterijų ląsteles. Antibiotiko Petri plokštelėse jie dažnai turi atsparumo antibiotikams genus, kuriuos galima naudoti plazmidės DNR ekspresijai ištirti.

Genų perdavimas į augalų ląsteles paprastai atliekamas naudojant dirvožemio bakteriją Agrobacterium tumefaciens, kuris veikia kaip vektorius ir įterpia didelę plazmidę į ląstelę-šeimininkę. Tik tos ląstelės, kuriose yra klonavimo vektorius, augs, kai yra antibiotikų.

Šeši pagrindiniai vektorių tipai yra šie:

• Plazmidė. Žiedinė ekstrachromosominė DNR, kuri autonomiškai replikuojasi bakterijos ląstelės viduje. Plazmidų kopijų skaičius paprastai yra didelis, tokių kaip pUC19, kurių kopijų skaičius 500–700 egzempliorių vienoje ląstelėje.
• Fagas. Linijinės DNR molekulės, gautos iš bakteriofago lambda. Jį galima pakeisti svetima DNR, nepažeidžiant jo gyvenimo ciklo.
• Kosmidai. Kita žiedinė ekstrachromosominė DNR molekulė, jungianti plazmidžių ir fago ypatybes.
• Bakterijų dirbtinės chromosomos. Remiantis bakterinėmis mini-F plazmidėmis.
• Mielių dirbtinės chromosomos. Tai yra dirbtinė chromosoma, kurioje yra telomerų (vienkartinių buferių chromosomų galuose, kurie nutrūksta ląstelių dalijimosi metu) su replikacijos užuomazgos, mielių centromeras (chromosomos dalis, jungianti sesers chromatides arba dyadą), ir pasirenkamas žymeklis atpažinimui mielėse ląstelės.
• Žmogaus dirbtinė chromosoma. Šis vektoriaus tipas yra potencialiai naudingas perduodant geną į žmogaus ląsteles ir yra priemonė ekspresijos tyrimams ir žmogaus chromosomų funkcijai nustatyti. Jis gali pernešti labai didelį DNR fragmentą.

Visi inžineriniai vektoriai turi replikacijos pradą (replikatorių), klonavimo vietą (vietą, kurioje nėra nei svetimos DNR įdėjimo, nei sutrikdo būtinų žymeklių replikaciją ar inaktyvaciją) ir pasirenkamąjį žymeklį (paprastai geną, kuris suteikia atsparumą antibiotikas.)