2013年8月24日 星期六

用反向轉錄/互補DNA作為基因植株 Complementary DNA Can Also Be Used to Clone a Gene

探索生命《生物學》101-2
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1.        另一種殖入基因的方法是,先合成含有目標基因的DNA副本,再將這些基因殖入細菌中
2.        這個反應程序,先從細胞離析出具功能性(官能性)的mRNA,這段mRNA上有我們想要的基因,然後,用這段mRNA為模版,去合成與它互補的基因反向轉錄的基因/互補的基因
3.        這個反應程序的關鍵步驟是,找到能夠生產特定基因產物的細胞,例如,如果我們想要的產物是胰島素,那麼,就需要胰臟細胞,因為能夠生產胰島素的就是胰臟細胞。
4.        這類細胞含有高濃度的官能性mRNA分子,這些mRNA分子上記載特殊基因的密碼,並且這些mRNA已經在細胞核內移除內插子(內插子是無用的基因)。
5.        有許多技術可以離析出特定種類的mRNA,離析的方法是依據mRNA的物理性質,例如重量,應用這個方法可將特殊細胞內的大量mRNA離析出來。還有各種方法可以辨識mRNA上極少轉錄的基因。
6.        一旦離析出適當的mRNA,下一步是製造與它互補(配對)的DNA股,利用某些病毒的特殊酵素,催化反應,從「mRNA模版」上合成「DNA副本」,執行此反應的酵素稱為反轉錄酶reverse transcriptase
7.        這種酵素稱為反轉錄酶是因為它的複製順序,違背一般從DNA轉錄資訊到RNA的順序,而與RNA配對製造的DNA股,稱為反轉錄的DNA complementary DNA or cDNA
8.        RNA反轉錄而來的DNA是單股的,接著酵素沿著「單股的DNA」複製產生「雙股的DNA」,然後,將這「雙股的DNA」插入「質體」(細菌宿主染色體群以外,比較零碎的DNA環)。
9.        反轉錄DNA插入質體的程序,與外來DNA插入質體的程序相同:
首先,用限制酶切開質體,切開的位置產生成對的黏狀末端cDNA也有成對的黏狀末端;因此,當cDNA與質體混合,黏狀末端成對的鹼基就黏合起來。接著,再由連接酶ligase修復DNA骨架,然後細菌宿主再吞入帶有cDNA的質體。
10.     這種基因殖入法有二個優點:
一、它省略了從廣大基因庫裡,修整出想要的基因的昂貴程序。因為cDNA裡只有恰當有用的基因,沒有垃圾基因(內插子)原核細胞無法解讀的內插子,已經在製造官能性的mRNA中被移除了。
二、基因改造後的細菌細胞,很快地繁殖分裂產生大量的細菌細胞;這些改造後的細菌能夠大量地合成我們想要的產物,特別是當細菌宿主的質體,有強化轉錄cDNA的訊號時,生產力更強。
11.     除了胰島素,這個技術也用來大量生產其他種類的荷爾蒙,例如生長激素growth hormone。人工合成的牛生長激素,使用在催乳上,可提高牛乳產量1040%;人工合成的人類生長激素,能預防缺乏某些荷爾蒙的孩童發育不健全。
12.     有一種有機體自然生產出來的荷爾蒙,稱為干擾素interferon,它能治療癌症和許多種病毒感染的疾病,現在因為基因重組技術可以合成干擾素的關係,干擾素被廣泛運用在實驗與醫療上。

n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton Biology》;圖片來源/wiki.pingry.org

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