Giáo trình Sản xuất protein trong Y học: Phần 2

Tiếp nối phần 1, phần 2 của giáo trình Sản xuất protein trong Y học trình bày về vectors; tạo dòng gen; xác định gen; tạo đột biến; sản xuất và tinh sạch protein; phân tích hậu genome. Giáo trình phục vụ cho các bạn chuyên ngành Y học và những bạn quan tâm tới lĩnh vực này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Sản xuất protein trong Y học: Phần 2 Sản xuất protein trong y học CHƯƠNG 3 VECTORS  Vectơ là những phân tử DNA tái tổ hợp mà có thể được sử dụng để mang nhữngđoạn DNA ngoại lai.  Các đoạn DNA được tạo dòng trong vectơ có thể đạt được với số lượng đủ lớncho các thao tác trong phòng thí nghiệm.  Các vecto dựa vào trình tự DNA đã được sửa đổi và kết hợp để thực hiện nhữngchức năng khác nhau.  Việc lựa chọn các vecto dựa vào kích thước phân tử DNA được chèn vào nó.  Các Vecto đã được khai thác cho nhiều mục đích khác nhau: sản xuất sợi đơnDNA, sự biểu hiện cấp độ cao của các gen mã hóa protein, và việc sản xuất RNA. Phần lớn các thí nghiệm nhân dòng vô tính phân tử sử dụng vi khuẩn E coli chonhân dòng DNA vô tính. Thậm chí nơi được đưa các đoạn DNA vô tính vào là tế bàoeukaryote. Các cấu trúc DNA hầu như luôn luôn được sản xuất trong E.coli trước rồisau đó mới đưa vào vật chủ cuối cùng. Việc nhân dòng vô tính có thể khả thi vớinhững ưu điểm của E.coli nên nó được sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật di truyền.E.coli, được đặt tên từ nhà vật lý học người Đức Theodor Escherich (1857–1911) là vikhuẩn gram âm, hình que di chuyển bằng cách quay nhanh lông roi. Có nhiều trongmiệng và ruột người giúp bảo vệ vùng ruột khỏi các vi khuẩn truyền bệnh, giúp tiêuhóa và sản xuất một lượng nhỏ vitamin B12 và K. Như là một sinh vật sử dụng trongphòng thí nghiệm, E.coli có những ưu điểm sau: Dễ dàng tăng trưởng trong môi trường đơn giản, ít tốn kém. Là sinh vật có khả năng nhân đôi nhanh chóng khoảng 20-30 phút trong phase log. Bộ máy di truyền học của nó đã được hiểu rõ. Sử dụng E.coli trong phòng thí nghiệm thường an toàn và ngăn chặn đột biến làcho chúng không thoát ra được môi trường phòng thí nghiệm. Có một bộ gen đã được xắp sếp và lập chuỗi. 83 Sản xuất protein trong y học Các bản sao nhiễm sắc thể phụ của DNA (các Plasmid và thể thực khuẩn DNA) cóthể được lợi dụng để mang các DNA ngoại lai. Các tế bào E.coli hầu hết là sinh sản vô tính nhưng để tăng tính đa dạng và tăngtính truyền đạt thông tin gen, chúng có các cơ cấu để chuyển các vật chất di truyền từmột vi khuẩn đến loài khác. Trở lại giữa thập niên 1940 các tế bào vi khuẩn được cholà có khả năng trao đổi vật chất di truyền với loài bán giới tính. Thí nghiệm củaLederberg and Tatum đã mô tả rõ ràng sự vận chuyển thông tin di truyền thông qua sựtiếp hợp vi khuẩn. Khả năng để thực hiện được sự vận chuyển này là từ một bộ genđược gọi là F. Những gen này tồn tại trong mảnh vòng của DNA mà được sao chép lạimột cách độc lập từ nhiễm sắc thể vi khuẩn, hoặc chúng có thể được hợp nhất vàotrong nhiễm sắc thể. Vi khuẩn mang những gen này ( thường là những vi khuẩn đực)dùng tua để bám vào một vi khuẩn gần nó, 2 tế bào được kéo lại gần nhau, và DNAđược chuyển từ vi khuẩn này đến vi khuẩn kia. Có 3 biểu hiển của nhân tố di truyền: .F hay Fepisome là phân tử sợi đôi DNA tròn, lớn mà chỉ mang những gen ditruyền, được giữ trong vi khuẩn như là một sợi nhiễm sắc thể phụ plasmid. .Hfr: thành tố F đã được hợp nhất vào trong bộ gen E.coli. Khi sự tiếp hợp xảy ra,các gen F di chuyển qua tua kéo theo phần còn lại của gen sau chúng. Cuối cùng tua bịđứt, vì thế bộ gen không được chuyển hoàn toàn. Bộ gen vi khuẩn có thể được đotrong nhiều phút từ khi bắt đầu chuyển với một lược thời gian cần cho từng gen riêngbiệt để được chuyển từ vi khuẩn này đến vi khuẩn kia cho biết được bao lâu kể từ khibắt đầu sao chép. .F’ : đây là phân tử sợi đôi DNA mang các gen di truyền và một số loại gen khác.Những gen này được vận chuyển với hiệu suất rất cao bởi vì độ dài của sợi DNA đượcchuyển khá ngắn đủ để nó có thể di chuyển dọc theo khúc nối giữa 2 tế bào vi khuẩntrước khi tua bị đứt. Khả năng của F’ episome để tái tổ hợp và được giữ như là một thực thể tách biệt vớicác nhiễm sắc thể vi khuẩn làm nó lý tưởng để mang các trình tự DNA ngoại lai. Tuynhiên kích thước của F’ episome là ngăn cản sự phân tích và thao tác trên nó và thuộctính gen chuyển của nó có thể làm cho không ổn định. Về tổng quan các DNA ngoại lai cần được mang trong vecto để bảo đảm sự truyềnvà tái tổ hợp trong tế bào vật chủ. Vecto được mô tả tốt nhất như là các trình tự DNAtự tái tổ hợp mà có thể được dùng để mang các DNA ngoại lai. Các vecto có nền tảngdựa trên các chuỗi DNA được tìm thấy có thể được tái tổ hợp dưới những hình thứckhác nhau. Hầu hết các vecto được sử dụng dựa vào cả plasmid và thực khuẩn λ. Tổngquan, các vecto được xem như các môdun riêng biệt mà cung cấp các điều kiện cơ bảnthiết yếu cho việc nhân dòng vô tính phân tử hiệu suất cao. Các vecto được sử dụngtrong tái tổ hợp DNA thường được quy cho là các vecto dòng vô tính, trong khi nếu nóđược sử dụng cho bi ...