I vettori molecolari sono delle sequenze di
DNA di diversa natura, che possono replicarsi autonomamente e nei quali sia
possibile inserire delle altre sequenze nucleotidiche. Devono essere
di piccole dimensioni, facilmente purificabili in ampia quantità e devono
codificare per una proprietà che può essere usata per selezionare i batteri che
hanno ricevuto il DNA da clonare. Nè la proprietà selettiva nè le funzioni di
replicazione dei vettori devono essere inattivate quando il DNA estraneo viene
inserito, il vettore deve avere siti unici di attacco per diversi specifici
enzimi di restrizione, deve avere proprietà che permettono di selezionare
molecole di DNA ricombinante ed essere in grado di promuovere l'espressione
delle molecole clonate. I vettori con questi requisiti sono stati costruiti dai
plasmidi e dai fagi che si trovano in natura.
(Del
giudice 1987; Ayala e Kiger 1984; Maniatis et al. 1982 pg 3-15)
I plasmidi sono sequenze di DNA
extracromosomiche
che hanno la capacità di replicarsi autonomamente ed alcuni di passare da una
cellula all'altra e diventare parte integrante del cromosoma ospite. I plasmidi
portano con sè dei geni in grado di conferire particolarità fenotipiche ai batteri che
li contengono, come la resistenza agli antibiotici. Il plasmide pBR 322 è
quello più ampiamente usato per clonare, è di piccole dimensioni, porta i geni
per la resistenza agli antibiotici ampicillina (amp) e
tetraciclina (tet). Contiene un singolo sito di restrizione per PstI
all'interno del gene amp e singoli siti di restrizione per
BamHI e SalI
all'interno del gene tet. L'inserimento di un gene nei siti
sopra citati determina La perdita della resistenza nei confronti di detti
antibiotici permettendo, attraverso il piastramento in replica, la selezione
dei cloni che hanno ricevuto il nuovo gene.
(Maniatis
et al., 1982, pg 22-23, pg 53)
I batteriofagi sono dei virus che infettano
i batteri. Alcuni di essi (Lambda ed M13) sono stati adattati alle esigenze dei
biologi molecolari che hanno modificato opportunamente il loro cromosoma per
dotarlo di specifici siti di restrizione ed hanno eliminato quella parte del
genoma non indispensabile per la replicazione.
(Del
giudice, 1987; Maniatis et al., 1982 pg 47)
I cosmidi sono dei vettori ibridi fra un plasmide,
che fornisce la resistenza agli antibiotici e una regione del DNA di un
batteriofago detta "cos" che conferisce loro particolari
caratteristiche.
Gli enzimi sono strutture proteiche dotate
di caratteristiche e qualità che li rendono indicati per la realizzazione di
tutte quelle funzioni biosintetiche e fisiologiche necessarie e indispensabili
per il mantenimento della vita. Se in una soluzione vi sono 1.000 composti
diversi l'enzima agisce solo su uno o su pochi altri che hanno le
caratteristiche strutturali necessarie per legarsi al sito catalitico in termine
di dimensione, forma, numero, tipo di gruppi chimici e loro disposizione spaziale
Le endonucleasi (enzimi di restrizione) sono enzimi il cui compito è quello di
riconoscere e tagliare il DNA estraneo che può avere infettato la cellula
batterica. Questa caratteristica è stata usata dai biologi molecolari per
tagliare una molecola di DNA di un organismo in particolari siti detti "di
restrizione". Sulla base dei tagli effettuati vengono distinte tre classi
di endonucleasi e per le loro caratteristiche le ENDONUCLEASI DEL II TIPO sono
considerate i migliori strumenti per la tecnologia del DNA ricombinante.
·
Il
DNA donatore viene sottoposto ad enzimi di restrizione che lo tagliano in
frammenti.
·
Gli
stessi enzimi vengono poi usati per creare sul vettore dei punti di rottura
complementari in cui poter inserire il DNA da clonare.
·
Mediante
l'azione di altri enzimi (Ligasi) si saldano i frammenti del DNA del donatore
che interessano (geni per determinate proteine) ai vettori.
·
Il
DNA ricombinante a questo punto è pronto per essere introdotto nelle cellule.
·
Il
trasferimento delle molecole di DNA ricombinante può avvenire mediante
trasformazione o trasduzione, processi che avvengono anche in natura, o con
nuove tecniche come l'elettroporazione e il trasferimento meccanico di
particelle.
·
Fermo
restando la compatibilità del vettore con l'organismo in cui è stato inserito,
si otterrà la sua replicazione e quella del gene isolato in più copie
(clonazione) contestualmente al processo di divisione cellulare.
[1] Il DNA (AcidoDeossiriboNucleico) è una
macromolecola costituita da due filamenti le cui unità fondamentali, dette
nucleotidi, sono identificate con le lettere A (Adenina), T (Timina), C
(Citosina), G (Guanina). A, T, C, G costituiscono un alfabeto di quattro
lettere che portano l'informazione solo se sono disposte in sequenze precise
così come le lettere dell'alfabeto possono recare l'informazione solo se
organizzate in parole e frasi con significato.
[2] Il clone è un insieme di cellule o di
organismi geneticamente identici, derivati da un unico genitore e dotati dello
stesso patrimonio genetico.
[3] I mitocondri sono organuli cellulari
che contengono un DNA distinto da quello contenuto nel nucleo cellulare i cui
geni specificano proteine per le funzioni mitocondriali.
[4] I nucleotidi sono le subunità che
costituiscono il DNA.
[5] Il DNA dei batteri è organizzato in una
struttura detta cromosoma.
[6] Il fenotipo di un organismo è ciò che
osserviamo di esso, designa le caratteristiche di un individuo in un dato
momento della sua storia e in quel determinato ambiente.
[7] Un sito di restrizione è il luogo
fisico in cui agisce un enzima di restrizione provocando un taglio del DNA.
[8] BamHI, SalI e PstI sono enzimi di
restrizione.
[9] Metodica che consente di isolare i
ceppi batterici che hanno subito la trasformazione.
[10] Il sito catalitico è quella parte
dell'enzima in cui avviene la reazione chimica.