Wikipedia

Insert (genetika)

U molekulskoj biologiji, insert je komad DNK koji je umetnut u veći DNK vektor tehnikom rekombinantne DNK, kao što je ligacija ili rekombinacija. Ovo omogućava da se umnožava, selektira, dalje manipulira ili eksprimira u organizmu domaćina.[1]

Insertna sekvenca

Inserti mogu biti u rasponu od fizičkih nukleotid nihdodataka korištenjem sistema tehnike ili dodavanja vještačkih struktura na molekuli putem mutagenih hemikalija, kao što su etidij-bromid ili kristali.

Inserti u genomu organizma obično se javljaju prirodnim uzrocima. Ovi uzroci uključuju uslove okoline i unutarćelijske procese. Ekološki inserti kreću se od izlaganja radioaktivnom zračenju kao što su UV-zračenje, mutagene hemikalije ili DNK virusi. Unutarćelijski inserti mogu nastati putem nasljednih promjena u roditeljskim ćelijama ili greške u replikaciji DNK ili popravci DNK.

Tehnike insercije gena mogu se koristiti za karakteristične mutacije u organizmu za željenu fenotipsku ekspresiju gena. Promjena genskog inserta može se izraziti u velikom broju krajeva. Ove varijante mogu se kretati od gubitka ili dobijanja funkcije proteina do promjena u fizičkoj strukturi, tj. boji kose ili očiju. Cilj promjena u ekspresiji je usmjeren na povećanje funkcije proteina za regulaciju[2] ili do prekida ćelijske funkcije radi prevencije bolesti.[3] Rezultati varijacija zavise od mjesta u genomu gdje se nalazi dodatak, odnosno mutacija. Cilj je naučiti, razumjeti i eventualno predvidjeti ekspresiju genetičkog materijala u organizmima korištenjem fizičke i hemijske analize. Da bi se vidjeli rezultate genetičkih mutacija ili insercija, tehnike kao što su sekvenciranje DNK, gel elektroforeza, imunotest ili mikroskopija mogu promatrati mutacije.

Historija uredi

Područje se značajno proširilo od objavljivanja 1973. sa biohemičarima Stanleyjem N. Cohenom i Herbertom W. Boyerom, koristeći bakteriju E. coli da nauči kako izrezati fragmente, spojiti različite fragmente i umetnuti nove gene.[4] Oblast se od tada izuzetno proširila u smislu preciznosti i tačnosti. Kompjuteri i tehnologija su tehnološki olakšali postizanje sužavanja greške i proširili razumijevanje u ovoj oblasti. Kompjuteri sa visokim kapacitetom za podatke i proračune koji su učinili opipljivom obradu velike količine informacija, tj. korišćenje ChIP i genske sekvence.

Tehnike i protokoli uredi

Homologno usmjereni popravak (HDR) je tehnika koja popravlja lomove ili lezije u molekulima DNK. Najčešća tehnika za dodavanje insertas u željene sekvence je upotreba homologne rekombinacije.[5] Ova tehnika ima specifične zahtjeve gdje se insert može dodati tek nakon što je uveden u ćelijsko jedro, koji se može dodati genomu uglavnom tokom G2 i S faza u ćelijskom ciklusu.[6]

Editiranje gena CRISPR uredi

Editiranje gena CRISPR zasnovano na grupisanim, redovno raspoređenim kratkim palindromskim ponavljanjima (CRISPR) -Cas9 je enzim koji koristi sekvence gena [7] za pomoć u kontroli, cijepanju i odvajanju specifičnih sekvenci DNK koje su komplementarne CRISPR sekvenci.[8][9] Ove sekvence i enzimi su izvorno izvedeni iz bakteriofaga.[10] Važnost ove tehnike u polju genetičkog inženjerstva je u tome što daje mogućnost visoko preciznog ciljanog editiranja gena, a faktor troškova za ovu tehniku je nizak u poređenju s drugim alatima.[11][12][13] Sposobnost insercije sekvenci DNK u organizam je lahka i brza, iako može naići na probleme ekspresije u višim složenim organizmima.[14][15]

Efektorska nukleaza slična aktivatoru transkripcije uredi

Efektorske nukleaze slične aktivatoru transkripcije, TALEN-i, su skup restrikcijskih enzima koji se kreiraju za izrezivanje željenih sekvenci DNK.[16] Ovi enzimi se uglavnom koriste u kombinaciji sa CRISPR-CAS9, nukleazom cinkovog prsta ili HDR-om. Glavni razlog za to je sposobnost ovih enzima da imaju preciznost da isijeku i odvoje željenu sekvencu unutar gena.

Nukleaza cinkovog prsta uredi

Nukleaze cinkovog prsta su genetički modifikovani enzimi koji kombinuju spajanje DNK-vezujućeg domena cinkovog prsta na domen cijepanja DNK. Oni se takođe kombinuju sa CRISPR-CAS9 ili TALEN-ovima kako bi se dobio dodatak ili delecija specifičns za sekvencu unutar genoma složenijih ćelija i organizama.[17]

Genski pištolj uredi

Genski pištolj, također poznat kao sistem za isporuku biolističkih čestica koristi se za isporuku transgena, proteina ili RNK u ćeliju. Koristi sistem za isporuku mikroprojektila koji velikom brzinom ispaljuje obložene čestice tipskog teškog metala koji ima DNK od interesa u ćelije. Genetički materijal će prodrijeti u ćeliju i isporučiti sadržaj preko prostora. Upotreba sistema za isporuku mikroprojektila je tehnika poznata kao biolistik.[18]

Reference uredi

  1. ^ "insert - Terminology of Molecular Biology for insert – GenScript". www.genscript.com. Pristupljeno 22. 10. 2017.
  2. ^ Hahne JC, Lampis A, Valeri N (februar 2021). "Vault RNAs: hidden gems in RNA and protein regulation". Cellular and Molecular Life Sciences. 78 (4): 1487–1499. doi:10.1007/s00018-020-03675-9. PMC 7904556. PMID 33063126.
  3. ^ Levine B, Kroemer G (januar 2019). "Biological Functions of Autophagy Genes: A Disease Perspective". Cell. 176 (1–2): 11–42. doi:10.1016/j.cell.2018.09.048. PMC 6347410. PMID 30633901.
  4. ^ "Herbert W. Boyer and Stanley N. Cohen". Science History Institute (jezik: engleski). 1. 6. 2016. Pristupljeno 19. 4. 2021.
  5. ^ Malzahn A, Lowder L, Qi Y (24. 4. 2017). "Plant genome editing with TALEN and CRISPR". Cell & Bioscience. 7 (1): 21. doi:10.1186/s13578-017-0148-4. PMC 5404292. PMID 28451378.
  6. ^ Prill K, Dawson JF (2020). "Homology-Directed Repair in Zebrafish: Witchcraft and Wizardry?". Frontiers in Molecular Biosciences (jezik: English). 7: 595474. doi:10.3389/fmolb.2020.595474. PMC 7793982. PMID 33425990.CS1 održavanje: nepoznati jezik (link)
  7. ^ Mojica FJ, Rodriguez-Valera F (septembar 2016). "The discovery of CRISPR in archaea and bacteria". The FEBS Journal. 283 (17): 3162–9. doi:10.1111/febs.13766. hdl:10045/57676. PMID 27234458. S2CID 42827598.
  8. ^ Barrangou R (februar 2015). "The roles of CRISPR-Cas systems in adaptive immunity and beyond". Current Opinion in Immunology. 32: 36–41. doi:10.1016/j.coi.2014.12.008. PMID 25574773.
  9. ^ Oh JH, van Pijkeren JP (29. 9. 2014). "CRISPR-Cas9-assisted recombineering in Lactobacillus reuteri". Nucleic Acids Research. 42 (17): e131. doi:10.1093/nar/gku623. PMC 4176153. PMID 25074379.
  10. ^ Ishino Y, Krupovic M, Forterre P (april 2018). Margolin W (ured.). "History of CRISPR-Cas from Encounter with a Mysterious Repeated Sequence to Genome Editing Technology". Journal of Bacteriology. 200 (7): e00580–17, /jb/200/7/e00580–17.atom. doi:10.1128/JB.00580-17. PMC 5847661. PMID 29358495.
  11. ^ Ebrahimi V, Hashemi A (august 2020). "Challenges of in vitro genome editing with CRISPR/Cas9 and possible solutions: A review". Gene. 753: 144813. doi:10.1016/j.gene.2020.144813. PMID 32470504. S2CID 219103770.
  12. ^ Aird EJ, Lovendahl KN, St Martin A, Harris RS, Gordon WR (31. 5. 2018). "Increasing Cas9-mediated homology-directed repair efficiency through covalent tethering of DNA repair template". Communications Biology. 1 (1): 54. doi:10.1038/s42003-018-0054-2. PMC 6123678. PMID 30271937.
  13. ^ Maganti HB, Bailey AJ, Kirkham AM, Shorr R, Pineault N, Allan DS (mart 2021). "Persistence of CRISPR/Cas9 gene edited hematopoietic stem cells following transplantation: A systematic review and meta-analysis of preclinical studies". Stem Cells Translational Medicine. 10 (7): 996–1007. doi:10.1002/sctm.20-0520. PMC 8235122 Provjerite vrijednost parametra |pmc= (pomoć). PMID 33666363.
  14. ^ Bi H, Fei Q, Li R, Liu B, Xia R, Char SN, et al. (juli 2020). "Disruption of miRNA sequences by TALENs and CRISPR/Cas9 induces varied lengths of miRNA production". Plant Biotechnology Journal. 18 (7): 1526–1536. doi:10.1111/pbi.13315. PMC 7292542. PMID 31821678.
  15. ^ Charpentier E, Marraffini LA (juni 2014). "Harnessing CRISPR-Cas9 immunity for genetic engineering". Current Opinion in Microbiology. 19: 114–119. doi:10.1016/j.mib.2014.07.001. PMC 4155128. PMID 25048165.
  16. ^ Boch J (februar 2011). "TALEs of genome targeting". Nature Biotechnology. 29 (2): 135–6. doi:10.1038/nbt.1767. PMID 21301438. S2CID 304571.
  17. ^ Maeder ML, Thibodeau-Beganny S, Osiak A, Wright DA, Anthony RM, Eichtinger M, et al. (juli 2008). "Rapid "open-source" engineering of customized zinc-finger nucleases for highly efficient gene modification". Molecular Cell. 31 (2): 294–301. doi:10.1016/j.molcel.2008.06.016. PMC 2535758. PMID 18657511.
  18. ^ O'Brien JA, Lummis SC (juni 2011). "Nano-biolistics: a method of biolistic transfection of cells and tissues using a gene gun with novel nanometer-sized projectiles". BMC Biotechnology. 11 (1): 66. doi:10.1186/1472-6750-11-66. PMC 3144454. PMID 21663596.
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=Insert_(genetika)&oldid=3535597"