Genteknologi – å arbeide med DNA
For å kunne drive med genteknologi må du ha god kjennskap til korleis DNA er bygd opp, og korleis gen kodar for protein. Sidan genteknologi handlar om å arbeide med DNA, er det ein føresetnad for vidare arbeid at vi har isolert DNA.
1. Isolere DNA
For å kunne hente ut DNA treng vi først ei biologisk prøve. Dette kan vere ei spyttprøve, ein bloddrope, ei barnål eller ei anna celleprøve. Prøvematerialet avheng av kva organisme vi jobbar med.
Vi tilset den biologiske prøva ei løysning som bryt ned proteina i cella og øydelegg cellemembranane, slik at DNA-et blir tilgjengeleg. Neste steg er å reinse løysninga, slik at vi får reint DNA vi kan jobbe vidare med. Isolering av DNA er ein standardprosedyre innan genteknologi. Denne prosedyren blir brukt anten du skal ta ein gentest, oppklare ei farskapssak, lage vaksinar eller utforske gena til ulike organismar.
2. PCR – kopiere bestemte område av DNA
Når vi jobbar med genteknologi, er vi ofte interesserte i eit bestemt gen som kodar for ein eigenskap. Sidan gen ligg etter kvarandre og dannar store DNA-molekyl, er det ikkje mogleg å hente ut enkeltgen basert på dei kjemiske eigenskapane deira. Vi kan likevel bruke ein metode som blir kalla PCR (polymerase chain reaction).
PCR fungerer som ein genetisk kopimaskin som kan lese av bestemte område av DNA og lage kopiar av ønskt område. Metoden byggjer på same prinsipp som DNA-replikasjon og blir styrt av endringar i temperatur.
Bruk av PCR krev at vi kjenner baserekkjefølgja i kvar ende av det området av DNA vi ønskjer å kopiere. Takk vere sekvensering har vi ein stor database med heile baserekkjefølgja til fleire organismar.
3. Elektroforese – skilje DNA-bitar frå kvarandre
Det kan vere nyttig å skilje ulike DNA-bitar frå kvarandre, til dømes å skilje eitt oppkopiert gen frå resten av DNA-molekylet. Dette kan vi gjere ved hjelp av elektroforese.
Elektroforese er ein metode som bruker eit elektrisk felt til å skilje elektrisk ladde partiklar frå kvarandre. Sidan DNA er negativt ladd, vil det bli trekt mot den positive polen i eit elektrisk felt. Når vi trekkjer DNA-bitane gjennom eit porøst medium, vil vi på grunn av friksjon mellom mediet og DNA-bitane kunne skilje DNA-bitar av ulik storleik: Korte DNA-bitar beveger seg raskt og blir trekte langt, mens lange DNA-bitar vil bevege seg langsamare og bli trekte kortare. På den måten vil det bli danna eit fragmenteringsmønster av alle DNA-bitane i løysninga.
I tillegg til å skilje DNA-bitar frå kvarandre kan elektroforese brukast til å separere andre molekyl og kjemiske løysningar, til dømes giftstoff, protein og ulike medisinar.
4. Restriksjonsenzym – «klippe og lime» DNA
Når vi vil gjere endringar i eit arvestoff, er restriksjonsenzym heilt sentrale. Dei fungerer som molekylære «sakser» som kan klippe ut delar av DNA. Dei kjenner igjen bestemte område i DNA og kuttar DNA på ein bestemt måte.
Restriksjonsenzym kan brukast til å lage DNA-profilar, til dømes ved åstadsgransking. Det går føre seg ved at ein kuttar ulike DNA-prøver med same restriksjonsenzym og separerer dei ved elektroforese. Fragmenteringsmønsteret vil då gi informasjon om forskjellar og likskapar i ulike DNA-prøver som ein samanliknar.
Restriksjonsenzym er òg eit viktig verktøy når nye DNA-bitar skal setjast inn i eit arvestoff. Vi klipper då alle DNA-bitane med same restriksjonsenzym, slik at endane passar saman som brikkene i eit puslespel. Når DNA-bitane er klipte og klare, festar vi dei til kvarandre ved hjelp av eit enzym som heiter ligase. Ligase dannar bindingar mellom nitrogenbasane i dei ulike DNA-bitane og «limer» delane saman.
Veldig ofte blir det «klipt» og «limt» i DNA frå ulike organismar. Resultatet blir då kalla rekombinant DNA.
5. Vektor – overføre DNA mellom ulike celler og organismar
Viss vi vil overføre gen mellom ulike celler eller organismar, set vi genet vi ønskjer å overføre, inn i ein vektor. Ein vektor er eit modifisert DNA-molekyl som fungerer som transportør av genetisk materiale. Vektorar er laga slik at det er enkelt å leggje til gen, og dei blir lett tekne opp av andre celler. Dei inneheld oftast ein markør som gjer at vi kan finne ut kva celler som har teke opp vektoren. Sirkulære DNA-molekyl kalla plasmid, som er isolerte frå bakteriar, er opphavet til dei mest brukte vektorane, men virus blir òg nytta meir og meir.
Når vektoren blir teken opp av ein organisme (vert) som formeirar seg ved vanleg celledeling, vil det innsette genet bli kopiert kvar gong organismen formeirar seg. Bakteriar er godt eigna som vertsorganismar, og den mest brukte bakterien innan genteknologi er E. coli. Han formeirar seg raskt og er enkel å handtere i laboratoriet.
Ved å dyrke store kulturar med vertsorganismar kan vi produsere store mengder av eit ønskt genprodukt, til dømes insulin eller veksthormon.