Plasmidean ann an Gintinneachd Mhóileciuil
’S e plasmidean aon de na h-eileamaidean ginteil as cudromaiche ann an gintinneachd mhóileciuil an latha an-diugh. A dh’aindeoin cho beag ’s a tha iad an coimeas ri cròmasoman, tha pàirt chudromach aig plasmidean ann a bhith a’ tuigsinn gnìomh gine, a’ làimhseachadh DNA, agus eadhon a’ dèanamh thoraidhean bith-theicneòlais leithid insulin ath-chuingealaichte. Ann an co-theacsa meanbh-bhitheòlas, lorgar plasmidean gu tric ann am bacteria agus grunn fhàs-bheairtean eile mar DNA taobh a-muigh chròmasoman comasach air fèin-ath-riochdachadh. Chan e dìreach “cur-ris” ris an stuth ginteil a th’ ann an làthaireachd plasmidean; bidh iad gu tric a’ dearbhadh feartan cudromach leithid strì an aghaidh antibiotics agus a’ chomas tocsainnean no enzyman sònraichte a thoirt gu buil.
Mìneachadh agus feartan plasmidean
San fharsaingeachd, 's e moileciuil DNA cruinn, dà-shreangach a th' ann am plasmid, air leth bhon phrìomh DNA cròmasomach. Bidh plasmidan ag atharrachadh ann am meud, bho beagan mhìltean de chàraidean bonn (cilobasan) gu ceudan de chilobasan, a rèir an gnè. Leis gun urrainn dhaibh ath-riochdachadh leotha fhèin, tha sreath sònraichte aig plasmidan ris an canar tùs ath-riochdachadh (ori). Leigidh seo leis a' plasmid ath-riochdachadh taobh a-staigh cealla an aoigh gun a bhith an urra ri ath-riochdachadh cròmasomach gu tur.
Bidh an àireamh de lethbhric plasmid ann an aon chill ag atharrachadh cuideachd. Tha àireamhan àrda de lethbhric aig cuid de phlasmaidean (mar eisimpleir, deichean gu ceudan de lethbhric gach cealla) agus tha àireamhan ìosal de lethbhric aig cuid eile (dìreach beagan lethbhric). Tha an t-eadar-dhealachadh seo cudromach ann an gintinneachd mhóileciuil oir tha e a’ toirt buaidh air ìre abairteachd ghinean a tha air an giùlan le plasmid agus an seasmhachd rè roinneadh cealla.
Seòrsachan plasmidean stèidhichte air an gnìomh
Faodar plasmidan a chur ann am buidhnean a rèir nan ginean a tha annta agus an tabhartas a tha iad a’ toirt do mhaireannachd no do shàr-mhathas bacteria.
1. Plasmaid strì (plasmaid R)
Tha na plasmidean seo a’ giùlan ginean a bheir strì an aghaidh cuid de antibiotaicean do bacteria. Is e eisimpleir an gine a bhios a’ còdachadh an einnsein beta-lactamase, a dh’ fhaodas antibiotaicean beta-lactam mar penicillin a bhriseadh sìos. Tha plasmidean R nan adhbhar dragh mòr anns an t-saoghal mheidigeach oir faodaidh iad sgaoileadh eadar bacteria agus luathachadh nochdadh bacteria ioma-dhìonach.
2. Plasmaid torachais (plasmaid F)
Tha pàirt aig a’ phlasmaid F ann an co-cheangal, gluasad DNA eadar bacteria tro cheangal dìreach. Tha bacteria aig a bheil am plasmid F comasach air structaran coltach ri pili (pili gnè) a chruthachadh gus ceangal ri bacteria eile agus na plasmidean aca a ghluasad. Tha co-cheangal mar aon de na prìomh dhòighean airson sgaoileadh ginean, a’ gabhail a-steach ginean strì an aghaidh ginean.
3. Plasmaidean puinnseanta
Bidh na plasmidean seo a’ giùlan ginean a neartaicheas comas a’ bacteria galair adhbhrachadh, leithid ginean tocsain, factaran greamachaidh, no pròtainean a chuidicheas le bhith a’ seachnadh siostam dìon an aoigh. Mar sin, tha plasmidean puinnseanta nam pàirt chudromach ann am pathogenesis cuid de bacteria pathogenic.
4. Plasmaidean metabolach (loisgeach)
Leigidh na plasmidean seo le bacteria todhar neo-àbhaisteach, leithid hydrocarbons no puinnseanan-bhiastagan, a metabolachadh. Ann am bith-theicneòlas àrainneachdail, is e plasmidean metabolach am bunait airson bacteria a chleachdadh airson bith-leigheas.
Dreuchd plasmidean ann an gintinneachd mhóileciuil
Ann an gintinneachd mhóileciuil, chan e a-mhàin gu bheil plasmidean nan nithean sgrùdaidh ach cuideachd nan innealan cudromach. Bidh plasmidean nan vectaran airson ginean a chuir a-steach do cheallan agus an abairt a riaghladh. Tha rannsachadh air dòighean ath-riochdachadh, riaghladh ginean, agus gluasad ginean còmhnard an urra gu mòr ri cleachdadh plasmidean mar shiostaman modail.
Bidh plasmidan cuideachd a’ toirt taic mhòr do dhòighean bunaiteach leithid clònadh gine. Le bhith a’ cur pìos DNA targaid a-steach do phlasmaid, faodaidh luchd-rannsachaidh an DNA sin a mheudachadh ann am meudan mòra dìreach le bhith a’ fàs am bacteria giùlain. A bharrachd air an sin, faodar plasmidan a dhealbhadh gus pròtainean a thoirt gu buil (a chur an cèill) bho ghinean targaid air sgèile obair-lann no gnìomhachais.
Pàirtean cudromach de phlasmaidean vectar
Mar as trice, is e plasmidean a chaidh atharrachadh airson an cleachdadh gu furasta mar vectaran a th’ ann am plasmidean a thathas a’ cleachdadh ann an innleadaireachd ginteil. Seo cuid de na prìomh phàirtean de plasmide vectar:
– Tùs ath-riochdachadh (ori): a’ dèanamh cinnteach gum faod am plasmid ath-riochdachadh san òstair.
– Comharra taghte: gine comharra taghaidh, mar as trice gine strì an aghaidh antibiotic (m.e. ampicillin no kanamycin) gus nach fàs ach bacteria a tha a’ giùlan a’ phlasmid air meadhanan roghnach.
– Làrach clònaidh iomadach (MCS): roinn anns a bheil iomadh làrach cuingealachaidh gus cuir a-steach DNA targaid a dhèanamh nas fhasa le bhith a’ cleachdadh einsímean cuingealachaidh.
– Luchd-adhartachaidh agus eileamaidean riaghlaidh: riatanach nuair a thathar a’ cleachdadh plasmidan airson gnìomhachd gine. Faodaidh luchd-adhartachaidh làidir (leithid am brosnaichear T7 no lac) cinneasachadh pròtain àrd a bhrosnachadh.
– Gine aithris (roghainneil): gine aithris leithid GFP no lacZ gus dèanamh nas fhasa coloinidhean a bhios a’ giùlan an cuir-a-steach DNA gu soirbheachail aithneachadh.
Bidh dealbhadh plasmid ceart a’ dearbhadh soirbheachas deuchainn, an dà chuid airson clònadh sìmplidh agus abairt pròtain air sgèile mhòr.
Plasmidean ann am pròiseas clònaidh agus ath-cho-chur DNA
Bidh teicneòlas DNA ath-chuingealaichte a’ cleachdadh plasmidean mar charbadan giùlain gine. Mar as trice bidh am pròiseas a’ toirt a-steach a bhith a’ dealachadh a’ phlasmaid, a’ gearradh a’ phlasmaid agus an DNA targaid le einsìmean cuibhreachaidh, a’ ceangal nam pìosan le bhith a’ cleachdadh ligase DNA, agus an uairsin a’ cur a’ phlasmaid ath-chuingealaichte a-steach do bacteria tro chruth-atharrachadh. Faodar coloinidhean bacterial a bhios a’ giùlan a’ phlasmaid gu soirbheachail a thaghadh an uairsin le bhith a’ cleachdadh comharran taghaidh.
Is e am prìomh bhuannachd a tha aig plasmidean cho furasta ‘s a tha e a dhèanamh ann am meudan mòra agus cho seasmhach ‘s a tha iad taobh a-staigh bacteria. Taobh a-staigh aon oidhche, faodaidh cultar bacteriach gu leòr plasmidean a thoirt gu buil airson diofar mhion-sgrùdaidhean, leithid PCR, sreath-sgrùdadh, no tar-chur a-steach do cheallan eukaryotic.
Cleachdaidhean plasmidean ann am bith-theicneòlas agus leigheas
Tha iomadh cleachdadh aig plasmidan. Anns a’ ghnìomhachas cungaidhean-leigheis, bidh plasmidan a’ cuideachadh le bhith a’ dèanamh phròtainean leigheasach, leithid insulin daonna, hormonaichean fàis, agus antibodies ath-chuingealaichte. Ann an rannsachadh bunaiteach, thathas a’ cleachdadh plasmidan gus gnìomh gine a sgrùdadh tro cus-chur-an-gnìomh no mutagenesis làraich-stiùirichte.
Bithear a’ cleachdadh plasmidean cuideachd ann an leasachadh banachdachan DNA, dòigh-obrach banachdach a bhios a’ cleachdadh plasmidean a bhios a’ giùlan ginean antigen. Nuair a thèid na plasmidean a-steach do cheallan a’ chuirp, bidh iad a’ dèanamh antigens agus a’ piobrachadh freagairt dìonach. Ged a tha dùbhlain theicnigeach is riaghlaidh mu choinneamh leasachadh banachdachan DNA, tha am bun-bheachd a’ sealltainn sùbailteachd plasmidean mar àrd-ùrlaran ginteil.
Ann an leigheas gine, bidh plasmidean uaireannan air an cleachdadh mar roghainn neo-bhìorasach airson ginean leigheasach a ghiùlan. Is e am buannachd a th’ aca gu bheil iad an ìre mhath nas sàbhailte na vectaran bhìorasach ann an cuid de dhòighean, ged a tha inntrigeadh èifeachdach a-steach do cheallan targaid agus abairt gine fhathast nan dùbhlain a tha fo rannsachadh leantainneach.
Dùbhlain agus cùisean beusanta
Tha cleachdadh phlasmaidean, gu h-àraidh an fheadhainn a tha a’ giùlan ginean strì an aghaidh antibiotics mar chomharran, ag adhbhrachadh draghan mu sgaoileadh strì an aghaidh antibiotics ma thèid na plasmaidean a leigeil ma sgaoil don àrainneachd no ma thèid an gluasad gu bacteria eile. Mar sin, feumaidh luchd-rannsachaidh agus gnìomhachas na bith-theicneòlais modhan-obrach bith-shàbhailteachd teann a chuir an gnìomh. Tha siostaman taghaidh eile nach eil an urra ri antibiotics gan leasachadh an-dràsta, leithid comharran stèidhichte air metabolach no siostaman taghaidh dearbhach-àicheil.
Bho shealladh beusach, tha innleadaireachd ginteil a’ cleachdadh plasmids ag iarraidh uallach ann an cleachdadh agus sgaoileadh fàs-bheairtean atharraichte gu ginteil. Tha feum air riaghailtean teann gus dèanamh cinnteach gu bheil buannachdan bho ùr-ghnàthachaidhean bith-theicneòlais gun chunnartan neo-riaghlaichte a chruthachadh do shlàinte agus don àrainneachd.
Co-dhùnadh
’S e eileamaidean DNA taobh a-muigh chromosoman a th’ ann am plasmidan a tha a’ cluich pàirt chudromach ann an gintinneachd mhóileciuil. An dà chuid mar fhactaran nàdarra a bheir buaidh air atharrachadh bacteriach agus mar vectaran airson innleadaireachd ginteil, tha plasmidan nam bunait airson diofar dhòighean ùr-nodha leithid clònadh, abairt phròtain, agus cinneasachadh bith-mhóileciuilean leigheasach. Le tuigse nas doimhne air structar, gnìomh agus uidheaman plasmid, faodaidh luchd-rannsachaidh leantainn air adhart a’ leasachadh thagraidhean bith-theicneòlais nas sàbhailte, nas èifeachdaiche agus nas buannachdail dha daoine.
