Rekombinante DNA ist ein künstlicher DNA-Typ, der durch die Kombination von DNA von zwei oder mehr Spezies hergestellt wird. Der Prozess der Herstellung rekombinanter DNA wird als molekulares Klonen bezeichnet. Das grundlegende Verfahren des molekularen Klonens umfasst das Isolieren von DNA, das Schneiden von DNA, das Verbinden von DNA und das Amplifizieren der rekombinanten DNA. Das interessierende Gen wird in den Vektor eingefügt, der als Trägermolekül für das interessierende Gen dient. Der Vektor wird zusammen mit dem interessierenden Gen als rekombinante DNA bezeichnet. Die Hauptaufgabe von Restriktionsenzymen bei der Genklonierung ist das Schneiden von DNA. Das Schlüsselmerkmal von Restriktionsenzymen, das sie für die DNA-Manipulation geeignet macht, besteht darin, dass sie DNA an bestimmten Zielen schneiden. Dies ermöglicht die Herstellung gewünschter DNA-Fragmente für den Verbindungszweck.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was sind Restriktionsenzyme? – Definition, Eigenschaften, Rolle 2. Wie werden Restriktionsenzyme verwendet, um rekombinante DNA herzustellen? – Genklonierung, Verwendung von Restriktionsenzymen bei der Genklonierung

Schlüsselbegriffe: DNA schneiden, Genklonen, interessierendes Gen, molekulares Klonen, rekombinante DNA-Technologie, Restriktionsenzyme, Vektor

Was sind Restriktionsenzyme?

Ein Restriktionsenzym ist eine Endonuklease, die kurze, spezifische DNA-Sequenzen, die als Restriktionsstellen bekannt sind, erkennt und die DNA an dieser Stelle spaltet. Sie sind eine Art biochemischer Scheren, die von Bakterien produziert werden. Restriktionsenzyme schützen Bakterien vor Bakteriophagen. Diese Enzyme werden aus Bakterien isoliert und im Labor zum Schneiden von DNA verwendet. Die Wirkung eines Restriktionsenzyms ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Wirkung von HindIII

Die Fähigkeit von Restriktionsenzymen, DNA an genauen Stellen zu schneiden, ermöglicht es Forschern, Gen-enthaltende Fragmente aus genomischer DNA zu isolieren. Diese Fragmente können in Vektoren eingefügt werden, um rekombinante DNA-Moleküle herzustellen.

Wie werden Restriktionsenzyme verwendet, um rekombinante DNA herzustellen?

Rekombinante DNA ist ein DNA-Molekül, das aus DNA von zwei oder mehr Spezies besteht. Es umfasst hauptsächlich ein interessierendes Gen von einer Spenderspezies und einen Vektor, der das interessierende Gen zur Wirtszelle trägt. Die Hauptschritte bei der Herstellung rekombinanter DNA-Moleküle sind die DNA-Isolierung, der Verdau mit Restriktionsenzymen, die Ligation des interessierenden Gens an den Vektor und die Amplifikation des rekombinanten DNA-Moleküls innerhalb einer Wirtszelle. Der gesamte Prozess ist bekannt als molekulares Klonen. Die molekulare Klonierung ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: Molekulares Klonen

Das interessierende Gen wird zunächst in Form von genomischer DNA aus biologischen Proben isoliert oder kann durch PCR amplifiziert werden. Manchmal kann das interessierende Gen innerhalb eines Vektors vorhanden sein. Um in den Vektor eingefügt zu werden, der geeignet ist, das interessierende Gen in die Wirtszelle zu tragen, sollte es vom Muttermolekül abgeschnitten werden. Da Restriktionsenzyme DNA durch das Erkennen von Restriktionsstellen präzise schneiden, können sie für diesen Zweck verwendet werden. Das interessierende Gen und der Vektor können mit demselben Restriktionsenzym verdaut werden, oder jedes Ende des interessierenden Gens kann durch zwei Restriktionsenzyme verdaut werden. Dieser Verdau erzeugt kompatible Enden für die Ligation des interessierenden Gens mit dem Vektor. Der Verdau mit zwei Restriktionsenzymen ermöglicht die Ligation von Fragmenten in der gewünschten Orientierung. Nach der Ligation werden die resultierenden rekombinanten DNA-Moleküle in Bakterien umgewandelt, um eine große Anzahl von Kopien zu produzieren.

Abschluss

Restriktionsenzyme sind Endonukleasen, die DNA an bestimmten Stellen, die als Restriktionsstellen bezeichnet werden, schneiden. Die Eigenschaften von Restriktionsenzymen können genutzt werden, um rekombinante DNA-Moleküle herzustellen, indem DNA an genauen Stellen geschnitten wird. Rekombinante DNA enthält im Allgemeinen ein interessierendes Gen, das in einen Vektor eingefügt ist.

Referenz:

1. "Definition des Restriktionsenzyms." MedicineNet, hier verfügbar.2. Griffiths, Anthony JF. „Herstellung rekombinanter DNA.“ Eine Einführung in die genetische Analyse. 7. Auflage., U.S. National Library of Medicine, 1. Januar 1970, hier erhältlich.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „HindIII-Restriktionsstelle und Vektor mit klebrigen Enden“ Von Helixitta – Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia2. „Konstruieren“ von Joyxi – Eigene Arbeit (Public Domain) über Commons Wikimedia