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組換えDNAとは
組換えDNAは、実験室で人為的に作成されたDNAシーケンスです。 DNAは、生物を構成するタンパク質を生成するために使用されるテンプレート細胞であり、DNAのストランドに沿った窒素塩基の配置によって、形成されるタンパク質が決まります。 DNAの塊を分離し、それらを他の配列と再結合することにより、研究者は細菌または他の宿主細胞内でDNAをクローン化し、インスリンなどの有用なタンパク質を生産できます。クローニングにより、大量のDNAが生成され、それを修正および分析できるため、特定のDNA配列の研究がはるかに容易になります。
組換えDNAの構築方法
形質転換は、DNAのセグメントがプラスミド（DNAの小さな自己複製サークル）に挿入されるプロセスです。 DNAは制限酵素を使用して切断されます。これらの酵素は防御機構として細菌細胞で産生され、DNA分子の特定の部位を標的にして、それを切り離します。制限酵素は、DNAセグメントに「粘着末端」を作成するため、特に有用です。ベルクロと同様に、これらの粘着性末端により、DNAは相補的なセグメントと簡単に結合できます。
目的の遺伝子とプラスミドは両方とも同じ制限酵素にさらされています。これにより、多くの異なる分子が作成されます。あるものは目的の遺伝子を含むプラスミドであり、あるものは他の遺伝子を含むプラスミドであり、あるものは一緒に2つのプラスミドです。次に、プラスミドは細菌細胞に再導入され、そこで複製され、さまざまなタイプの分析を通じて、求められている組換えDNA分子が特定されます。たとえば、プラスミドが特定の遺伝子でスライスされている場合、科学者はその遺伝子の発現に失敗している細胞を探して、組換えの成功を確認できます。
非細菌形質転換は本質的に同じプロセスですが、宿主として非細菌細胞を使用します。 DNAは、宿主細胞の核に直接注入できます。研究者はまた、DNAでコーティングされた微細な金属粒子で細胞を弾き飛ばすかもしれません。
トランスフェクションは形質転換に非常に似ていますが、プラスミドの代わりにファージが使用されます。ファージは、細菌に感染するウイルスです。バクテリア細胞内で迅速に複製するため、ファージとプラスミドの両方がこのプロセスに理想的です。
組換えDNA配列のクローニングと使用
研究者は、組換え配列を含む特定の細菌細胞を特定すると、培養でそれらの細胞を成長させ、大量の遺伝子を生成できます。細菌細胞にヒトまたは動物の宿主細胞から実際にタンパク質を生成させることは困難ですが、遺伝子発現を微調整してそのような生産を容易にする方法があります。有核細胞が（非細菌形質転換のように）宿主細胞として使用される場合、細胞は組換え遺伝子を発現する問題が少なくなります。
遺伝子が大量にクローン化されると、それらはDNAライブラリーに保存され、シーケンスされ、研究されます。組換えDNA技術により、法医学、遺伝病、農業、医薬品の研究における多くの重要な発見が可能になりました。