Plasmidoak genetika molekularrean
Plasmidoak genetika molekular modernoko elementu genetiko garrantzitsuenetakoak dira. Kromosomekin alderatuta tamaina txikia izan arren, plasmidoek zeregin garrantzitsua dute geneen funtzioa ulertzeko, DNA manipulatzeko eta baita intsulina birkonbinatua bezalako produktu bioteknologikoak ekoizteko ere. Mikrobiologiaren testuinguruan, plasmidoak askotan bakterioetan eta beste hainbat organismotan aurkitzen dira autoerreplikatzeko gai den DNA estrakromosomiko gisa. Plasmidoen presentzia ez da material genetikoaren "gehigarri" bat soilik; askotan ezaugarri garrantzitsuak zehazten dituzte, hala nola antibiotikoekiko erresistentzia eta toxina edo entzima batzuk ekoizteko gaitasuna.
Plasmidoen definizioa eta ezaugarriak
Oro har, plasmidoa DNA molekula zirkular eta bikoitz-kateatua da, kromosoma-DNA nagusitik bereizita. Plasmidoen tamaina aldatu egiten da, milaka base-pare (kilobase) batzuetatik hasi eta ehunka kilobasetaraino, espeziearen arabera. Beren kabuz erreplikatu daitezkeenez, plasmidoek erreplikazio-jatorri (ori) izeneko sekuentzia berezi bat dute. Horri esker, plasmidoak zelula ostalariaren barruan erreproduzitu daiteke, kromosoma-erreplikazioaren menpe egon gabe.
Zelula bakar batean plasmidoen kopia kopurua ere aldatu egiten da. Plasmido batzuek kopia kopuru handia dute (adibidez, hamarnaka edo ehunka kopia zelula bakoitzeko) eta beste batzuek kopia kopuru txikia (kopia gutxi batzuk besterik ez). Bereizketa hau garrantzitsua da genetika molekularrean, plasmidoek daramatzaten geneen adierazpen mailan eta zelula zatiketan duten egonkortasunean eragiten duelako.
Plasmido motak, haien funtzioaren arabera
Plasmidoak dituzten geneen eta bakterioen biziraupenean edo nagusitasunean duten ekarpenaren arabera sailka daitezke.
1. Erresistentzia plasmidoa (R plasmidoa)
Plasmido hauek bakterioei antibiotiko batzuei erresistentzia ematen dieten geneak daramatzate. Adibide bat beta-laktamasa entzima kodetzen duen genea da, eta horrek penizilina bezalako beta-laktam antibiotikoak deskonposa ditzake. R plasmidoak kezka handia sortzen dute medikuntza munduan, bakterioen artean heda daitezkeelako eta bakterio multierresistenteen agerpena bizkortu dezaketelako.
2. Ugalkortasun plasmidoa (F plasmidoa)
F plasmidoak konjugazioan du zeregina, hau da, bakterioen arteko DNA kontaktu zuzenaren bidez transferitzean. F plasmidoa duten bakterioek pili itxurako egiturak (sexu-piliak) sortzeko gai dira beste bakterio batzuei lotzeko eta haien plasmidoak transferitzeko. Konjugazioa geneen hedapenerako mekanismo nagusietako bat da, erresistentzia-geneak barne.
3. Birulentzia plasmidoak
Plasmido hauek bakterioen gaixotasunak eragiteko gaitasuna hobetzen duten geneak daramatzate, hala nola toxina-geneak, atxikimendu-faktoreak edo ostalariaren sistema immunologikoa saihesten laguntzen duten proteinak. Beraz, birulentzia-plasmidoak osagai erabakigarriak dira bakterio patogeno batzuen patogenian.
4. Plasmido metabolikoak (degradatzaileak)
Plasmido hauek bakterioei konposatu ezohikoak metabolizatzeko aukera ematen diete, hala nola hidrokarburoak edo pestizidak. Ingurumen-bioteknologian, plasmido metabolikoak dira bakterioak biorremediaziorako erabiltzeko oinarria.
Plasmidoen eginkizuna genetika molekularrean
Genetika molekularrean, plasmidoak ez dira azterketa-objektuak bakarrik, baita tresna garrantzitsuak ere. Plasmidoek bektore gisa balio dute geneak zeluletan txertatzeko eta haien adierazpena erregulatzeko. Erreplikazio-mekanismoen, geneen erregulazioaren eta geneen transferentzia horizontalaren ikerketak plasmidoak sistema eredu gisa erabiltzean oinarritzen dira neurri handi batean.
Plasmidoek oinarrizko teknikak ere asko laguntzen dituzte, hala nola geneen klonazioa. DNA zati bat plasmido batean sartuz, ikertzaileek DNA hori kantitate handitan anplifikatu dezakete garraiatzaile bakterioak haziz besterik gabe. Gainera, plasmidoak diseinatu daitezke gene helburuetatik proteinak ekoizteko (espresatzeko) laborategiko edo industria-eskalan.
Bektore plasmidoen osagai garrantzitsuak
Ingeniaritza genetikoan erabiltzen diren plasmidoak normalean bektore gisa erraz erabiltzeko aldatutako plasmidoak dira. Bektore plasmido baten osagai nagusiak hauek dira:
– Erreplikazioaren jatorria (ori): plasmidoak ostalarian erreplikatu ahal izatea bermatzen du.
– Markatzaile hautagarria: hautaketa-markatzaile gene bat, normalean antibiotikoekiko erresistentzia-gene bat (adibidez, anpizilina edo kanamizina), plasmidoa daramaten bakterioak bakarrik haz daitezen hazkuntza-ingurune selektiboetan.
– Klonazio gune anizkoitza (MCS): DNAren txertatzea errazteko hainbat murrizketa gune dituen eskualdea, murrizketa entzimak erabiliz.
– Sustatzaileak eta elementu erregulatzaileak: beharrezkoak dira geneen adierazpenerako plasmidoak erabiltzen direnean. Sustatzaile sendoek (T7 edo lac sustatzaileak adibidez) proteina ekoizpen handia bultzatu dezakete.
– Erreportatzaile-genea (aukerakoa): GFP edo lacZ bezalako erreportatzaile-gene bat, DNA txertaketa arrakastaz eramaten duten koloniak identifikatzea errazteko.
Plasmidoen diseinu egokiak zehazten du esperimentu baten arrakasta, bai klonazio sinplerako, bai proteinen adierazpen eskala handikoetarako.
Klonazio eta DNA birkonbinazio prozesuan dauden plasmidoak
DNA birkonbinatuaren teknologiak plasmidoak erabiltzen ditu geneak eramateko ibilgailu gisa. Prozesuak, oro har, plasmidoa isolatzea, plasmidoa eta DNA diana murrizketa-entzimekin moztea, zatiak DNA ligasa erabiliz lotzea eta, ondoren, plasmido birkonbinatua bakterioetan txertatzea dakar eraldaketaren bidez. Plasmidoa arrakastaz eramaten duten bakterio-koloniak hautaketa-markatzaileak erabiliz hauta daitezke.
Plasmidoen abantaila nagusia kantitate handietan ekoizteko erraztasuna eta bakterioen barruan duten egonkortasun erlatiboa da. Gau bakarrean, bakterioen kultura batek plasmido nahikoa sor ditzake hainbat analisi egiteko, hala nola PCR, sekuentziazioa edo zelula eukariotoetan transfekzioa.
Plasmidoen aplikazioak bioteknologian eta medikuntzan
Plasmidoek aplikazio zabalak dituzte. Industria farmazeutikoan, plasmidoek proteina terapeutikoak ekoizten laguntzen dute, hala nola intsulina humanoa, hazkuntza-hormonak eta antigorputz birkonbinatuak. Oinarrizko ikerketan, plasmidoak geneen funtzioa aztertzeko erabiltzen dira gehiegizko adierazpenaren edo gune zuzendutako mutagenesiaren bidez.
Plasmidoak DNA txertoen garapenean ere erabiltzen dira, antigeno geneak dituzten plasmidoak erabiltzen dituen immunizazio-metodo bat. Plasmidoak gorputzeko zeluletan sartzen direnean, antigenoak sortzen dituzte eta erantzun immunologikoa eragiten dute. DNA txertoen garapenak erronka tekniko eta arautzaileei aurre egin behar dien arren, kontzeptuak plasmidoen malgutasuna erakusten du plataforma genetiko gisa.
Gene-terapian, plasmidoak batzuetan gene terapeutikoak eramateko alternatiba ez-biral gisa erabiltzen dira. Haien abantaila da bektore biralak baino nahiko seguruagoak direla alderdi batzuetan, nahiz eta zelula helburuetan sartzea eta geneen adierazpena eraginkorrak diren ikerketa-gai diren erronkak izaten jarraitzen duten.
Erronka eta arazo etikoak
Plasmidoen erabilerak, batez ere erresistentzia-geneak markatzaile gisa dituzten plasmidoen erabilerak, kezka sortzen du erresistentziaren hedapenari buruz, plasmidoak ingurumenera askatzen badira edo beste bakterio batzuetara transferitzen badira. Hori dela eta, ikertzaileek eta bioteknologia-industriak biosegurtasun-prozedura zorrotzak ezarri behar dituzte. Gaur egun, antibiotikoetan oinarritzen ez diren hautaketa-sistema alternatiboak garatzen ari dira, hala nola markatzaile metabolikoak edo hautaketa positibo-negatiboko sistemak.
Ikuspegi etiko batetik, plasmidoak erabiltzen dituen ingeniaritza genetikoak erantzukizuna eskatzen du genetikoki eraldatutako organismoen erabileran eta banaketan. Erregelamendu zorrotzak behar dira bioteknologiako berrikuntzek onurak ekar ditzaten osasunerako eta ingurumenerako arrisku kontrolaezinak sortu gabe.
Ondorioa
Plasmidoak kromosomaz kanpoko DNA elementuak dira, genetika molekularrean zeregin garrantzitsua dutenak. Bakterioen egokitzapenean eragina duten faktore natural gisa eta ingeniaritza genetikoaren bektore gisa, plasmidoak hainbat teknika modernoren oinarria dira, hala nola klonazioa, proteinen adierazpena eta biomolekula terapeutikoen ekoizpena. Plasmidoen egitura, funtzioa eta mekanismoak sakonago ulertuta, ikertzaileek gizakientzat aplikazio bioteknologiko seguruagoak, eraginkorragoak eta onuragarriagoak garatzen jarrai dezakete.
