L'ADN recombinant est une molécule formée par des techniques de recombinaison génétique en laboratoire pour combiner du matériel génétique provenant de plusieurs sources. C'est possible parce que les molécules d'ADN de tous les organismes ont la même structure chimique et ne diffèrent que par la séquence de nucléotides qu'elles contiennent.
Création
Le clonage moléculaire est un processus de laboratoire utilisé pour créer de l'ADN recombinant. C'est l'une des deux méthodes les plus utilisées, avec la réaction en chaîne par polymérase (PCR). Il vous permet de contrôler la réplication de n'importe quelle séquence d'ADN particulière choisie par l'expérimentateur.
Il existe deux différences fondamentales entre les méthodes de recombinaison de l'ADN. La première est que le clonage moléculaire implique la réplication dans une cellule vivante, tandis que la PCR implique in vitro. Une autre différence est que la première méthode permet de couper et coller des séquences d'ADN, tandis que la seconde est améliorée en copiant l'ordre existant.
ADN vectoriel
L'obtention d'ADN recombinant nécessite un vecteur de clonage. Il est dérivé de plasmides ou de virus et est un segment relativement petit. Le choix du vecteur pour le clonage moléculaire dépend du choix de l'organisme hôte, de la taille de l'ADN à cloner et si des molécules étrangères doivent être exprimées. Les segments peuvent être combinés à l'aide de diverses méthodes telles que le clonage par enzyme de restriction/ligase ou l'assemblage Gibson.
Clonage
Dans les protocoles standard, le clonage comporte sept étapes.
- Sélectionner l'organisme hôte et le vecteur de clonage.
- Obtenir un vecteur d'ADN.
- Formation d'ADN cloné.
- Création d'ADN recombinant.
- L'introduire dans l'organisme hôte.
- Sélection des organismes qui en contiennent.
- Sélection de clones avec les inserts d'ADN et les propriétés biologiques souhaités.
Après transplantation dans l'organisme hôte, les molécules étrangères contenues dans la construction recombinante peuvent ou non être exprimées. L'expression nécessite une restructuration du gène pour inclure des séquences qui sont nécessaires à la production d'ADN. Il est utilisé par la machine de traduction de l'hôte.
Comment ça marche
L'ADN recombinant fonctionne lorsque la cellule hôte exprime une protéine à partir de gènes recombinants. L'expression dépend de l'entourage du gène avec un ensemble de signaux qui fournissent des instructions pour sa transcription. Ils comprennent le promoteur, la liaison au ribosome et le terminateur.
Des problèmes surviennent si le gènecontient des introns ou des signaux qui agissent comme des terminateurs pour l'hôte bactérien. Cela conduit à une résiliation prématurée. La protéine recombinante peut être mal traitée, repliée ou dégradée. Sa production dans les systèmes eucaryotes se produit généralement dans les levures et les champignons filamenteux. L'utilisation de cages pour animaux est difficile en raison de la nécessité d'une surface de support solide pour beaucoup.
Propriétés des organismes
Les organismes contenant des molécules d'ADN recombinant ont des phénotypes apparemment normaux. Leur apparence, leur comportement et leur métabolisme ne changent généralement pas. La seule façon de démontrer la présence de séquences recombinantes est d'examiner l'ADN lui-même à l'aide du test de réaction en chaîne par polymérase.
Dans certains cas, l'ADN recombinant peut avoir des effets nocifs. Cela peut se produire lorsque son fragment contenant un promoteur actif est situé à côté d'un gène de cellule hôte auparavant silencieux.
Utiliser
La technologie de l'ADN recombinant est largement utilisée dans les biotechnologies, la médecine et la recherche. Ses protéines et autres produits peuvent être trouvés dans presque toutes les pharmacies occidentales, cliniques vétérinaires, cabinets médicaux, laboratoires médicaux ou biologiques.
L'application la plus courante est la recherche fondamentale, où la technologie est essentielle à une grande partie du travail d'aujourd'hui dans les sciences biologiques et biomédicales. L'ADN recombinant est utilisé pour identifier, cartographier et séquencer les gènes, et pour les déterminerles fonctions. Les sondes d'ADNr sont utilisées pour analyser l'expression des gènes dans des cellules individuelles et dans les tissus d'organismes entiers. Les protéines recombinantes sont utilisées comme réactifs dans les expériences de laboratoire. Quelques exemples spécifiques sont donnés ci-dessous.
Chymosine recombinante
Trouvée dans la caillette, la chymosine est une enzyme nécessaire à la fabrication du fromage. C'était le premier additif alimentaire génétiquement modifié utilisé dans l'industrie. Une enzyme recombinante produite par voie microbiologique et structurellement identique à une enzyme dérivée du veau est moins chère et produite en plus grande quantité.
Insuline humaine recombinante
L'insuline virtuellement remplacée d'origine animale (par exemple, les porcs et les bovins) pour le traitement du diabète insulino-dépendant. L'insuline recombinante est synthétisée en introduisant le gène de l'insuline humaine dans des bactéries du genre Eterichia ou levure.
Hormone de croissance
Prescrit pour les patients dont l'hypophyse ne produit pas suffisamment d'hormone de croissance pour soutenir un développement normal. Avant que l'hormone de croissance recombinante ne devienne disponible, elle était obtenue à partir de l'hypophyse de cadavres. Cette pratique dangereuse a conduit certains patients à développer la maladie de Creutzfeldt-Jakob.
Facteur de coagulation recombinant
Il s'agit d'une protéine de coagulation du sang administrée aux patients atteints de formes d'hémophilie avec troubles de la coagulation. Ils sont incapables de produirefacteur VIII en quantité suffisante. Avant le développement du facteur VIII recombinant, la protéine était fabriquée en traitant de grandes quantités de sang humain provenant de plusieurs donneurs. Cela comportait un risque très élevé de transmission de maladies infectieuses.
Diagnostic de l'infection à VIH
Chacune des trois méthodes largement utilisées pour diagnostiquer l'infection par le VIH a été développée à l'aide d'ADN recombinant. Un test d'anticorps utilise sa protéine. Il détecte la présence de matériel génétique du VIH en utilisant la réaction en chaîne par polymérase de transcription inverse. Le développement du test a été rendu possible grâce au clonage moléculaire et au séquençage des génomes du VIH.
