up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله مهندسي ژنتيک در مخمرها PDF
QR code - مهندسي ژنتيک در مخمرها

مهندسي ژنتيک در مخمرها

بسياري از پروتئينهاي يوکاريوتي بعد از ترجمه توسط آنزيمهايي تغيير داده مي‌شوند که در باکتريها وجود ندارند، هم اکنون روشهاي مناسبي براي ورود و خروج DNA به داخل و خارج سلولهاي مخمري وجود دارد که مطالعه بسياري از ويژگي‌هاي بيوشيميايي سلول يوکاريوتي را راحت مي‌کند. با قرار دادن DNA کلون شده در داخل پلاسميدي که در مخمر قادر به همانند سازي است. مي‌توان کارآيي ترانسفورماسيون را افزايش داد. با ايجاد تغييرات مهندسي ، پلاسميد 2 ميکروني طبيعي مخمر را مي‌توان به انوع مختلف از ناقلين کلون سازي تبديل کرد که داراي يک مبدا همانند سازي و ساير تواليهاي مورد نياز براي حفظ پلاسميد در مخمر باشند.
پلاسميد در مخمر
اکثر سوشهاي مخمر داراي يک حلقه DNA هستند که بطور مستقل و خود به خود همانند سازي و حلقه 2 ميکروني نام دارد. اين پلاسميد مخمري در حدود 6300 جفت باز دارد که تعداد کپي آن به 50 کپي در نوکلئوپلاسم (فضاي دروني هسته) مي‌رسد. تقسيم اين پلاسميدها وابسته به کروموزوم مخمر نمي‌باشد و احتمالا پروتئينهاي لازم براي همانند سازي را خود کد مي‌کنند.
جذب DNA خارجي در اسفروپلاستهاي مخمر
DNA به راحتي مي‌تواند وارد اسفروپلاست مخمر شود. ديواره مخمر از جنس سلولز است، با حذف ديواره سلول مخمر توسط آنزيم ، بخش باقيمانده اسفروپلاست ناميده مي‌شود. سپس افروپلاستها در معرض CaCl2 و DNA و يک پلي‌الکل به نام پلي‌اتيلن گليکول قرار مي‌گيرند، اين پلي‌الکل غشاء را نفوذپذير کرده و اجازه ورود DNA را به داخل مي‌دهد. اسفروپلاستها در محيط بازيافت قرار مي‌گيرند و ديواره آنها مجددا ساخته مي‌شود و تبديل به يک سلول کامل مخمر مي‌شوند.
ادغام DNA خارجي به درون کروموزوم مخمر
DNA انتقال يافته به اسفروپلاست مخمري در تواليهاي همسان مي‌تواند در درون کروموزوم ادغام شود. اگر DNA وارد شده حلقوي باشد، ادغام آن با کروزموزوم بسيار نادر است. حتي اگر نواحي همسان با توالي کروموزوم وجود داشته باشد. ولي اگر پلاسميد توسط يک آنزيم محدودالاثر (Restriction) بريده شود و سپس به درون اسفروپلاست مخمري وارد شود، امکان ورود پلاسميد به کروموزوم افزايش مي‌يابد. از تکنيک ورود به کروموزوم اسفروپلاست مخمر جهت تعويض يکي از آللهاي ژن آکتين مخمر استفاده شده است.
انواع وکتورها يا حاملهاي مخمر
پلاسميدهاي انتگراتيو (Yeast Integrative Plasmid)
اين دسته پلاسميدها از ساده‌ترين وکتورها در مخمر هستند. داراي ژنهاي انتخابي مخمر هستند ولي فاقد تواليهاي مخصوص شروع همانند سازي توسط خود پلاسميد مي‌باشند. اين حامل توالي از يک پلاسميد باکتريايي را حمل مي‌کند که يک مبدا همانند سازي و يک ژن مقاومت به دارو را براي آن فراهم مي کند تا رشد در باکتري اشرشياکلي (E.Coli) صورت گيرد. در ضمن يک ژن مارکر براي انتخاب مخمرهاي ترانسفورمه شده و نيز مکانهاي خاصي براي نفوذ يک توالي جديد داراست. خطي کردن يک پلاسميد قبل از ترانسفورماسيون سبب نفوذ آن به يک جايگاه خاص از کروموزوم مي شود.
پلاسميدهاي قابل همانند سازي
اين پلاسميدها به صورت حلقه‌هاي پلاسميد آزاد در مخمر وجود دارند. يکي از انواع آنها از مبدا همانند سازي يک پلاسميد طبيعي مخمر (پلاسميد 2 ميکروني) استفاده مي‌کند. بقيه مبدا همانند سازي سلولي را به نام توالي همانند سازي مستقل بکار مي‌برند. يک گروه از پلاسميدهاي حلقوي قابل همانند سازي به نام (yeast Episomal Plasmid) است، که تواليهايي از پلاسميد طبيعي مخمر را دارا مي‌باشند. اين تواليها اجزاه همانند سازي خارج کروموزومي را مي‌دهند، فرکانس ترانسفورماسيون را تا حد 104 - 105 در کيلوباز DNA افزايش مي‌دهند. اين پلاسميدها براي بيان ژن در سطح بالا استفاده مي‌شوند.
کروموزوم ساختگي مخمر
اين نوع کروموزوم شامل يک سانترومر و دو تلومر در دو انتهاي کروموزوم هستند که کارشان پايداري انتهاي کروزموزوم است و سبب مي‌شود اين کروموزوم به صورت کروموزومهاي خطي کوچک ، همانند سازي شود. اين کروموزوم مي‌تواند چند هزار جفت باز DNA را حمل کند که البته پايداري کمتري از کروموزوم مخمر دارد، تعداد نسخه اينها در هر سلول يک عدد است.
کلون کردن ژنهاي مخمر
بر اساس قابليت يک ژن مي‌توان آن را بطور مستقيم در مخمر کلون کرد. اين روش تحت عنوان مکمل سازي ژنتيکي است که نمونه آن استفاده از مارکر (LEUZ) مي‌باشد. در اين حالت کروموزوم مخمر را قطعه قطعه کرده و همراه با اين ژن مارکر (نشانگر) وارد باکتري اشرشياکلي فاقد ژن لوسين مي‌کنند. اشرشياکلي که در محيط فاقد لوسين رشد کند ژن مارکر مخمر و قسمتي از کروموزوم مخمر را دريافت مي‌کند. پلاسميد را نيز مي‌توان داخل مخمر کلون کرد.
نمونه‌اي از اين کلون کردن با استفاده از موتان مخمر حساس به حرارت است که در حرارت مجاز رشد مي‌کند، ولي در حرارت غير مجاز قادر به رشد نيست. فنوتيپهاي حساس به حرارت معمولا در اثر موتاسيون در ژن کد کننده يک پروتئين غير فعال در حرارت بالا صورت مي‌گيرد، بوجود مي‌آيند. ژن تيپ وحشي در موتان حساس به حرارت که تخريب شده به آساني به وسيله مکمل سازي ژنتيکي مي‌تواند در مخمر کلون شود.
تهيه واکسن توسط کلون کردن ژن مربوطه به مخمر
توليد واکسن بر ضد بيماريهاي عفوني يکي از موفقيتهاي مهم در پزشکي مي‌باشد. قبل از وقوع تکنولوژي DNA نوترکيب ، دو نوع از واکسنها استفاده مي‌شوند. يک سري واکسنهاي غير زنده و يک سري واکسنهاي ضعيف شده. هر دو نوع واکسن با در دسترس بودن پروتئينهاي سطحي براي لنفوسيتهاي B و T عمل مي‌کنند و هنگام ورود عامل عفوني به بدن قبل از اينکه هر گونه آسيبي بزنند توسط عوامل ايمني‌زاي موجود در بدن از بين مي‌روند.
به هر حال اين نوع واکسنها به دليل امکان آلوده بودن با ارگانيزم عفوني خطرناک هستند. مثلا ابتلا به پوليو در بعضي کودکاني که واکسن آن را دريافت کرده‌اند. بنابراين يکي از کابردهاي مهم تکنولوژي DNA نوترکيب توليد زير ساختمانهاي واکسن است، که به اين شکل ديگر خطر ابتلا به عفونت در حين دريافت واکسن وجود ندارد.
اولين واکسن توليد شده به روش استفاده از DNA نوترکيب ، هپاتيت B بود که عامل عفونت کبد و تخريب آن است و در بعضي موارد منجر به سرطان کبد مي‌شود. ويروس فوق با يک آنتي ژن سطحي به نام (HBSAg) پوشيده شده و بيماران مبتلا در خون خودشان تجمع زيادي از اين پروتئين را دارند. بالکول کردن ژنوم HBV در تلاشهاي اوليه به باکتري اشعه کلي توليد پروتئين فوق با شکست روبرو شد، بنابراين محققين سعي کردند، عمل فوق را در مخمر انجام دهند.
براي اين منظور ژن HBS - Ag به داخل وکتور (حامل) بيان کننده با کپي زياد از مخمر وارد شد. مخمرهاي ترانسفوري شده با اين پلاسمير وکتور ، مقادير زيادي از پروتيئن ويروسي فوق را توليد کردند. (حدود 2 - 1 درصد کل پروتئين مخمر). با کشت مخمر در مقياس هاي بزرگ امکان توليد 100-50 ميلي گرم از پروتئين فوق در هر ليتر کشت وجود دارد. پروتئين مخمري فوق حالا براي واکسيناسيون برضد عفونتهاي هپاتيت B استفاده مي‌گردد.

● اطلاعات اوليه علم ژنتيک يکي از شاخه هاي علوم زيستي است. بوسيله قوانين و مفاهيم موجود در اين علم مي توانيم به تشابه يا عدم تشابه دو موجود نسبت به يکد ...

علم ژنتيک يکي از شاخه هاي علوم زيستي است. بوسيله قوانين و مفاهيم موجود در اين علم مي توانيم به تشابه يا عدم تشابه دو موجود نسبت به يکديگر پي ببريم و ب ...

هدف: يكي از بهترين تعريف هايي كه از مهندسي برق شده است، اين است كه محور اصلي فعاليت هاي مهندسي برق، تبديل يك سيگنال به سيگنال ديگر است. كه البته اين س ...

* هدف: يكي از بهترين تعريف هايي كه از مهندسي برق شده است، اين است كه محور اصلي فعاليت هاي مهندسي برق، تبديل يك سيگنال به سيگنال ديگر است. كه البته اين ...

● تمام اشکال حيات از حياتي از همان نوع مقصود ما از پيوستگي ژنتيکي اين است که نه تنها تمام زندگي از زندگي زاييده مي شود («قانون زيست زايي») بلکه خاص تر ...

مهندسين زيست شناسي به ساخت وسايل، از بافت هاي زنده مشغولند و کم کم تمام دنيا با مفهوم زيست شناسي ترکيبي يا مصنوعي آشنا مي شوند. در حالي که دانش جويان ...

نوآوري (۱) عمدتاً شامل فعاليت هائي مي شود که منجر به ارائه و استفاده تجاري از يک روش جديد توليد و هم چنين فروش و يا بهينه سازي يک محصول خواهد شد. از س ...

در حدود سال ۱۹۵۰ ميلادي ، فيزيکدان معروف آمريکايي ، پروفسور ريچارد فاينمن پيشنهاد ساخت يک موتور الکتريکي با ابعاد کمتر از ۱.۶۴ اينج را داد و براي اولي ...

دانلود نسخه PDF - مهندسي ژنتيک در مخمرها