הבדלים בין גרסאות בדף "DNA רקומביננטי"

נוספו 24 בתים ,  לפני 5 שנים
סקריפט החלפות (סינתטי, דוגמה, ארצות הברית, על ידי, הווקטור, היווצרות, וויטמי)
מ (הוספת קטגוריה:ביוטכנולוגיה באמצעות HotCat)
(סקריפט החלפות (סינתטי, דוגמה, ארצות הברית, על ידי, הווקטור, היווצרות, וויטמי))
'''דנ"א רקומביננטי (Recombinant DNA)''' - הינו מולקולת DNA שנוצרה באופן טבעי או תוכננה במעבדה - כתוצאה מצירוף (קומבינציה) מחדש (רה) של מקטעי DNA ממקורות שונים, לרוב ממינים שונים של אורגניזמים. '''
 
מולקולות [[דנ"א]] רקומביננטי (rDNA) הנן מולקולות דנ"א המיוצרות לרוב בשיטות מעבדה של התערבות גנטית (כמו שיבוט מולקולרי), על מנת לחבר חומר גנטי ממספר מקורות שונים, ויצירת [[רצף גנטי|רצפים גנטים]] אשר לא היו יכולים להתקיים ביצורים חיים ללא התערבות זו. דנ"א רקומביננטי אפשרי כיוון שמולקולות דנ"א מכל היצורים חולקות את אותו ה[[מבנה כימי|מבנה הכימי]] ושונות רק ברצף ה[[נוקלאוטיד|נוקלאוטידי]] אשר נמצא בתוך המבנה הכללי הזהה.
 
 
מולקולות [[דנ"א]] רקומביננטי (rDNA) הנן מולקולות דנ"א המיוצרות לרוב בשיטות מעבדה של התערבות גנטית (כמו שיבוט מולקולרי), על מנת לחבר חומר גנטי ממספר מקורות שונים, ויצירת [[רצף גנטי|רצפים גנטים]] אשר לא היו יכולים להתקיים ביצורים חיים ללא התערבות זו. דנ"א רקומביננטי אפשרי כיוון שמולקולות דנ"א מכל היצורים חולקות את אותו ה[[מבנה כימי|מבנה הכימי]] ושונות רק ברצף ה[[נוקלאוטיד|נוקלאוטידי]]י אשר נמצא בתוך המבנה הכללי הזהה.
 
== הקדמה ==
דנ"א רקומביננטי הנו שם כללי לתוצר התהליך בו לוקחים חלק אחד של דנ"א ומשלבים אותו עם שרשרת נוספת של דנ"א. מולקולות דנ"א רקומביננטי לפעמים נקראות "דנ"א כימרי", כיוון שהן לרוב עשויות מחומר גנטי של שני יצורים שונים. טכנולוגית הדנ"א הרקומביננטי משתמשת ברצפים [[פלינדרום|פלינדרומים]].
 
רצפי הדנ"א המשמשים לבניית דנ"א רקומביננטי יכולים להיות במקורם מכל יצור או זן. לדוגמאלדוגמה, דנ"א צמחי יכול להצטרף לדנ"א של [[בקטריה]], או למשל דנ"א אנושי יכול להצטרף לדנ"א של פטרייה. בנוסף, רצפי דנ"א שלא קיימים בשום מקום בטבע יכולים להיווצר ע"יעל ידי הסינתזה הכימית של דנ"א, ולהישתלב יחד לדנ"א רקומביננטי.
 
שימוש בטכנולוגית דנ"א רקומביננטי ובדנ"א סינטטיסינתטי, למעשה אומר כי כל רצף של דנ"א יכול להיווצר ולהיות מוצג לכל אחד ממגוון רחב מאוד של יצורים חיים.
 
[[חלבונים]] אשר נוצרים כתוצאה מהופעת הדנ"א הרקומביננטי שבתוך התאים, נקראים חלבונים רקומביננטים. כאשר דנ"א רקומביננטי המקודד חלבון מוצג לייצור המארח, החלבון הרקומביננטי לא תמיד יווצר.
הווצרותהיווצרות חלבונים כתוצאה מביטוי לחלבונים זרים דורש שימוש בוקטורי ביטוי מיוחדים ולעתים קרובות על גוף היצור לעשות ארגון מחדש של הרצף הגנטי שלו על מנת לייצר את החלבון הזר.
 
דנ"א רקומביננטי שונה משילוב גנטי בכך שהאחרון משתמש בשיטות מלאכותיות בתוך [[מבחנה]], בעוד שדנ"א רקומביננטי הוא תהליך ביולוגי המתבסס על שילוב של דנ"א הקיים באופן טבעי אצל יצורים חיים.
שיבוט מולקורלרי הינו תהליך מעבדה שבו משתמשים על מנת ליצור דנ"א רקומביננטי. שיטה זו הינה אחת ממגוון שיטות קיימות, כמו תגובת השרשרת של [[פולימריזציה|פולימראז]] (PCR) המשמשת לבקר את השכפול של כל רצף DNA ספציפי. השוני העיקרי בין שתי השיטות הללו הינו ששיבוט מולקולרי כולל שכפול של הדנ"א בתוך תא חי, בעו ש-PCR משכפל דנ"א במבחנה, ללא תאים חיים.
 
ייצור של דנ"א רקומביננטי דורש וקטור שיבוט, מולקולת דנ"א אשר משתכפלת בתוך תא חי. וקטורים לרוב נגזרים מ[[פלסמידים]] או מ[[וירוס|וירוסים]]ים, ומייצגים יחסית חלק קטן של דנ"א הכולל אותות נחוצים לשכפול גנטי, כמו גם אלמנטים נוספים המאפשרים החדרת דנ"א זר.
בחירת הוקטורהווקטור לשיבוט המולקולרי תלוי בבחירת הייצור המארח, גודל הדנ"א המשובט, והאם ואיך על הדנ"א הזר להתבטא. חלקי הדנ"א יכולים להיות משולבים על ידי שימוש במגוון שיטות, כמו הגבלת האנזים או "הרכבת גיבסון".
 
בפרוטוקולים סטנדרטיים של שיבוט, השיבוט של כל קטע DNA כרוך בשבעה צעדים:
6. בחירה של יצורים המכילים דנ"א רקומביננטי
7. סריקת השיבוטים עם ה- DNA רצוי והמאפיינים ביולוגיים.
 
 
==ביטוי של דנ"א רקומביננטי ==
 
לאחר השתלה לתוך האורגניזם המארח, הדנ"א הזר המוכל בתוך ה- DNA הרקומביננטי עשוי או עשוי שלא, לבוא לידי ביטוי. ייתכן כי הדנ"א פשוט ישוכפל ללא ביטוי, או שהוא יעובד ויתורגם כך שהחלבון הרקומביננטי יווצר. באופן כללי, ביטוי של גן זר דורש בנייה מחדש של הגן, כך שיכלול רצפים הדרושים לייצור מולקולת [[mRNA]] היכולה להיות בשימוש על ידי מנגנון התרגום של המארח. שינויים ספציפים לאורגניזם המארח יכולים להיעשות על מנת לשפר את הביטוי של הגן. בנוסף, ייתכן כי יתבצעו שינויים נוספים לרצף קידוד, על מנת לשפר את התרגום, להפוך את החלבון למסיס, לכוון את החלבון רקומביננטי למיקום התאי/ החוץ תאי הנכון ולייצב את החלבון.
 
 
== מאפייני אורגניזמים המכילים דנ"א רקומביננטי ==
ברוב המקרים, לאורגניזמים הכוללים דנ"א רקומביננטי יש פנוטיפים רגילים. כלומר, ההופעה שלהם, ההתנהגות והמטבוליזם לרוב לא משתנים, והדרך היחידה להראות את קיומו של הדנ"א הרקומביננטי הוא לבדוק את הדנ"א עצמו, לרוב ע"יעל ידי בדיקת PCR. קיימים יוצאי דופן, להסבר - ראה מטה.
 
אם רצפי ה-rDNA מקודדים גן, אז הופעת ה-RNA או החלבון המיוצרים ע"יעל ידי הגן הרקומביננטי, ניתנים לאיתור בדרך כלל באמצעות RT-PCR או שיטות נוספות. שינויים פנוטיפים משמעותיים הם יוצאי דופן, אלא אם הגן הרקומביננטי נבחר וקודד על מנת לגרום לפעילות ביולוגית בתא המארח. פנוטיפים נוספים כוללים
רעילות לאורגניזם המארח, במיוחד אם הוא מבוטא בתוך תאים או רקמות לא תואמים.
 
בחלק מהמקרים, לדנ"א רקומביננטי יש השפעות מזיקות גם אם זה לא בא לידי ביטוי. מנגנון אחד שבו זה קורה הוא הכנסת אי-אקטיבציה insertional, שבו rDNA מוכנס לתוך הגן של התא המארח. בחלק מן המקרים, חוקרים משתמשים בתופעה הזו כדי "לשכנע" את הגנים להחליט מהו התפקיד הביולוגי שלהם וחשיבותם. מנגנון נוסף שבו הכנסת rDNA לתוך DNA כרומוזומי יכול להשפיע על ביטוי גנטי הוא ע"יעל ידי הפעלה בלתי מתאימה של גנים בתאים קודמים שאינם מבוטאים.
מנגנון זה יכול להתרחש, למשל, כאשר חלק של DNA רקומביננטי הכולל יוזם פעיל ממוקם לצד גן תא מארח שקט, או כאשר גן התא המארח הפועל כדי לרסן את הביטוי הגנטי, עובר תהליך של אי-אקטיבציה על ידי ה- DNA הרקומביננטי.
 
 
== שימושי טכנולוגית דנ"א רקומביננטי ==
 
השימוש הנפוץ ביותר של דנ"א רקומביננטי הוא במחקר בסיסי, בו הטכנולוגיה הזו חשובה לעבודה היומיומית העדכנית בביולוגיה ובביו-רפואה. דנ"א רקומביננטי משמש לזיהוי, מיפוי וסידור גנטי, וכן כדי להחליט על התפקוד הגנטי. בדיקות דנ"א רקומביננטי משמשות גם לניתוח הביטוי הגנטי בתאים ספציפים, וכן ברקמות שונות של אורגניזמים. חלבונים רקומביננטים משמשים באופן נרחב כמגיבים בניסויי מעבדה, כמי שמסייעים בבדיקות נוגדנים וכבסיס לבדיקת סינתזת חלבונים בתוך התאים.
 
 
=== כימוזין רקומביננטי ===
 
נמצא ברנט, כימוזין הוא אנזים הדרוש לייצור גבינה. זה היה המאכל המהונדס הגנטי הראשון שהיווה תוסף בשימוש מסחרי. באופן מסורתי, נוהגים לייצר כימוזין מרנט, אשר נגזר מהחלב. מדענים הינדסו שרשרת לא פאתוגנית (K12) של בקטריית אי-קולי בשביל ייצור מעבדה נרחב של האנזים. המיקרוביולוגיה הזו ייוצר אנזים רקומביננטי, בעל זהות מבנית לאנזים העגל, עולה פחות, ומיוצרת בכמויות נרחבות. כיום, בערך 60 אחוז מהגבינות הקשות בארה"בבארצות הברית מיוצרות עם כימוזין מהונדס גנטית. ב-1990, הFDA הגדיר את הכימוזין בסטטוס -"באופן כללי מוכר כבטוח", בהתבססות על מידע שהראה כי האנזים בטוח לשימוש.
 
=== אינסולין אנושי רקומביננטי ===
אינסולין זה החליף כמעט לחלוטין את האינסולין שהופק מבעלי חיים, לטיפול בסוכרת תלוית אינסולין. מגוון של אינסולינים רקומביננטים נמצא בשימוש רחב. אינסולין רקומביננטי מסונתז ע"יעל ידי הכנסת גן אינסולין אנושים לתוך חיידק אי-קולי, או לתוך שמרים, אשר לאחר מכן מפיקים אינסולין לשימוש אנושי.
 
=== [[הורמון גדילה]] רקומביננטי HGH ===
 
מיועד לשימוש של מטופלים אשר [[בלוטת יותרת המוח]] שלהם אינה מייצרת כמות מספקת של הורמוני גדילה והתפתחות. לפני ש-HGH רקומביננטי הפך לזמין, HGH לשימוש טיפולי הופק מבלוטות יותרת המוח של גוויות. השיטה הלא בטוחה הזו הובילה להתפתחות [[מחלת קרויצפלד-יעקב]] אצל חלק מהמטופלים. HGH רקומביננטי מנע את הבעיה הזו, ועכשיו משמש לטיפול נרחב בבעיות גדילה. כמו כן נעשה ב-HGH הרקומביננטי שימוש לרעה ע"יעל ידי ספורטאים ואחרים.
 
=== גורם [[קרישת הדם]] הרקומביננטי השמיני ===
 
אינפקצית [[הפטיטיס B]] (צהבת) נמנעת על ידי שימוש בחיסון רקומביננטי להפטיטיס B, אשר כולל אנטיגן של הפטיטיס B המיוצר בתאי שמרים. פיתוח החיסון הרקומביננטי היה התפתחות חשובה והכרחית כיוון שוירוס הפטיטיס B, בשונה בוירוסים נפוצים נוספים (כמו פוליו), אינם יכולים לחיות במבחנה.
 
 
=== אבחון HIV ===
 
=== אורז מוזהב ===
מגוון סוגי אורז רקומסיננטי הונדסו לבטא את האנזימים האחראיים לβ-קרוטן ביוסינתזה. המגוון הזה של אורז מכיל תקווה להפחית את מספר המקרים של מחסור בויטמיןבוויטמין A בעולם. אורז מוזהב לא נמצא כיום בשימוש.
 
 
 
=== גידולים עמידים בפני קוטלי עשבים ===
 
מגוון זנים מסחריים של גידולים חשובים חקלאיים (כולל סויה, תירס, סורגום, קנולה, אספסת וכותנה) פותחו על ידי גן רקומביננטי שמביא לחסינות בפני גלייפוסט, קוטל העשבים. גידולים אלה נמצאים בשימוש מסחרי נפוץ במספר מדינות.
 
 
=== יבול עמיד מחיידקים ===
= היסטוריה של דנ"א רקומביננטי =
 
הרעיון של דנ"א רקומביננטי הוצע לראשונה ע"יעל ידי פטר לובן, תלמיד בוגר של פרופסור דייל קייסר בבית ספר לרפואה של [[אוניברסיטת סטנפורד|אונ' סטנפורד]]. הפרסומים הראשונים המתארים את הצלחת הייצור ושכפול התאים בטכנולוגית ה- DNA הרקומביננטי הופיעו בשנת 1972 ו -1973. אוניברסיטת סטנפורד הגישה בקשה לפטנט בארה"בבארצות הברית על ה- DNA הרקומביננטי בשנת 1974, המפרטת את שמות הממציאים כסטנלי נ. כהן והרברט וו. בויאר; פטנט זה התקבל בשנת 1980. התרופה המורשת הראשונה שנעשה בה שימוש בדנ"א רקומביננטי, הייתה אינסולין אנושי.
 
= מחלוקות =
 
מענים המוכרים עם הפיתוח הראשון של שיטות הדנ"א הרקומביננטי זיהו שקיימת אפשרות כי אורגניזמים המכילים דנ"א כזה יהיו בעלי תכונות מסוכנות ולא רצויות. ב-1975, בכנס "אזילומר" על דנ"א רקומביננטי, הדאגות הללו עלו לדיון והוחלט להקפיא את מחקרי ה- DNA הרקומביננטי שנחשבו מסוכנים במיוחד.
הקפאה זו נצפתה באופן רחב עד של האיגוד הלאומי לבריאות (National Institutes of Health ) פיתחה חוקים ברורים לעבודה עם דנ"א רקומביננטיץ כיום, מולקולות דנ"א רקומביננטי וחלבונים רקומביננטים לא נחשבים מסוכנים. בכל אופן, קיימות דאגות בנוגע לאותם אורגניזמים מיוחדים, במיוחד כאשר הם עוזבים את המעבדה ומוצגים לסביבה או לשרשרת המזון. דאגות אלו מועלות לדיון בכתובות על גנטיקה ובדיונים רפואיים.
 
[[קטגוריה:ויקיפדיה: ערכים של משתמשים חדשים|06 2015]]