Welche Vektoren haben mit Genen und Klonen zu tun?
Bei der molekularen Klonierung ist der Vektor ein DNA-Molekül, das als Träger für die Übertragung oder Insertion von Fremdgenen in eine andere Zelle dient, wo es repliziert und / oder exprimiert werden kann. Vektoren gehören zu den wesentlichen Werkzeugen für das Klonieren von Genen und sind am nützlichsten, wenn sie auch eine Art von Markergen codieren, das ein Bioindikatormolekül kodiert, das in einer biologischen Untersuchung gemessen werden kann, um ihre Insertion und Expression im Wirtsorganismus sicherzustellen.
Insbesondere ist ein Klonierungsvektor DNA, die aus einem Virus, Plasmid oder Zellen (höherer Organismen) entnommen wurde, um mit einem fremden DNA-Fragment für Klonierungszwecke inseriert zu werden. Da der Klonierungsvektor in einem Organismus stabil aufrechterhalten werden kann, enthält der Vektor auch Merkmale, die die bequeme Insertion oder Entfernung von DNA ermöglichen. Nach dem Klonieren in einen Klonierungsvektor kann das DNA-Fragment weiter in einen anderen Vektor subkloniert werden, der mit noch größerer Spezifität verwendet werden kann.
In einigen Fällen werden Viren verwendet, um Bakterien zu infizieren. Diese Viren werden Bakteriophagen oder kurz Phagen genannt. Retroviren sind ausgezeichnete Vektoren zum Einführen von Genen in Tierzellen. Plasmide, die kreisförmige Stücke von DNA sind, sind die am häufigsten verwendeten Vektoren, die verwendet werden, um fremde DNA in Bakterienzellen einzuführen. Sie tragen oft Antibiotika-Resistenzgene, die verwendet werden können, um die Expression der Plasmid-DNA auf antibiotischen Petrischalen zu testen.
Der Gentransfer in Pflanzenzellen wird üblicherweise unter Verwendung des Bodenbakteriums Agrobacterium tumefaciens durchgeführt , das als ein Vektor wirkt und ein großes Plasmid in die Wirtszelle einführt. Nur diejenigen Zellen, die den Klonierungsvektor enthalten, wachsen, wenn Antibiotika vorhanden sind.
Die Haupttypen von Klonierungsvektoren
Die sechs wichtigsten Arten von Vektoren sind:
- Plasmid. Zirkuläre extrachromosomale DNA, die autonom in der Bakterienzelle repliziert. Plasmide haben im Allgemeinen eine hohe Kopienzahl, wie pUC19, die eine Kopienzahl von 500 bis 700 Kopien pro Zelle aufweist.
- Phage. Lineare DNA-Moleküle, abgeleitet vom Bakteriophagen Lambda. Kann durch Fremd-DNA ersetzt werden, ohne den Lebenszyklus zu unterbrechen.
- Kosmiden. Ein weiteres zirkuläres extrachromosomales DNA-Molekül, das Eigenschaften von Plasmiden und Phagen kombiniert.
- Bakterielle künstliche Chromosomen. Basiert auf bakteriellen Mini-F-Plasmiden.
- Künstliche Hefe-Chromosomen. Dies ist ein künstliches Chromosom, das Telomere (Einwegpuffer an den Enden der Chromosomen, die während der Zellteilung abgeschnitten werden) mit Replikationsstartpunkten, ein Hefe-Zentromer (Teil eines Chromosoms, das Schwesterchromatiden oder eine Dyade verbindet) und einen selektierbaren Marker enthält zur Identifizierung in Hefezellen.
Menschliches künstliches Chromosom. Diese Art von Vektor ist möglicherweise nützlich für die Genabgabe an menschliche Zellen und ein Werkzeug für Expressionsstudien und zur Bestimmung der menschlichen Chromosomenfunktion. Es kann sehr große DNA-Fragmente tragen.
Alle manipulierten Vektoren haben einen Replikationsursprung (einen Replikator), eine Klonierungsstelle (lokalisiert, wo die Insertion von Fremd-DNA die Replikation oder Inaktivierung von essentiellen Markern nicht unterbricht) und einen selektierbaren Marker (typischerweise ein Gen, das einem Antibiotikum Resistenz verleiht).