Con il termine di DNA ricombinante si intende una sequenza di DNA ottenuta artificialmente dalla combinazione di materiale genetico di origini differenti, come può avvenire per un plasmide contenente un gene d'interesse. Si usa anche definire proteina ricombinante ogni proteina ottenuta da trascrizione e traduzione di un frammento di DNA ricombinante inserito all'interno di un organismo ospite, che diviene in questo modo geneticamente modificato.

Con il termine comune di tecniche del DNA ricombinante ci si riferisce dunque, più in genere, alle tecniche di cui l'ingegneria genetica si serve comunemente.

Produzione di DNA ricombinante

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Il DNA ricombinante è composto di DNA proveniente da organismi differenti. Per trasportare un gene d'interesse all'interno di un altro organismo ci si serve di sistemi biologici chiamati vettori. I vettori possono essere molecole molto semplici, come i plasmidi, o più complesse, come strutture derivate da virus.

Perchè il gene di interesse possa essere correttamente trasportato, occorre anzitutto che sia tagliato e ridotto nei minimi termini possibili: i vettori, ed in particolare i plasmidi, non sono in grado di ospitare che quantità ristrette di materiale genetico. In seguito al taglio, il gene potrà essere integrato (cioè inserito) all'interno del vettore. L'ultima fase consiste nell'inserimento del vettore all'interno della cellula ospite: nel caso dell'inserimento di un plasmide all'interno di un batterio, ad esempio, si parla di trasformazione batterica.

Taglio, integrazione in plasmide e clonaggio di un gene

Una volta scelto il gene d'interesse, occorre conoscere se, alle sue estremità, presenta siti di taglio specifici per un determinato enzima di restrizione. In questo caso, è possibile procedere al taglio stesso, aggiungendo alla soluzione contenente il gene sia l'enzima che il plasmide che servirà da vettore. La maggior parte dei plasmidi, infatti, è provvista di una regione detta MCS (multi cloning site, sito di multi clonaggio), che contiene (in poche centinaia di paia di basi) tutti i siti di taglio dei principali enzimi di restrizione. I plasmidi, spesso, sono anche ingegnerizzati in modo tale da non presentare sequenze consenso per enzimi di restrizione all'esterno delle MCS.

L'enzima posto a contatto con il gene d'interesse ed un plasmide così strutturato, taglia in tre siti specifici: due alle estremità del gene; uno nel MCS del plasmide. Le terminazioni coesive delle estremità del gene possono dunque appaiarsi con le estremità ottenute dal laglio del plasmide. In presenza dell'enzima DNA ligasi, i legami fosfodiesterici vengono ricostituiti, ad ottenere un plasmide contenente il gene d'interesse.

Il plasmide "carico" può dunque essere clonato all'interno di un organismo ospite (come Escherichia coli), all'interno del quale possa essere tradotto in proteina. Per trasferire il plasmide all'interno di un organismo ospite (di tipo procariote) ci si serve della trasformazione batterica.

Amplificazione del DNA ricombinante

Qualora si desiderasse una quantità ampia del DNA ricombinante prodotto, ad esempio per per potervi svolgere analisi più complesse, è possibile intraprendere due differenti strategie.

Attraverso lo stesso clonaggio (all'interno di E.coli), il plasmide è sottoposto ad una intensa attività replicativa all'interno delle cellule ospiti (ogni cellula può avere parecchie copie di plasmide contemporaneamente). Crescendo i ceppi trasformati con il plasmide in modo massiccio, dunque, si ottiene una gran quantità di plasmide contenente il gene d'interesse. É dunque possibile svolgere una routinaria estrazione di DNA dalla popolazione di E.coli, all'interno del quale poi selezionare il DNA plasmidico (attraverso una semplice elettroforesi. Questo metodo ha il vantaggio di produrre grandi quantità di sostanze in poco tempo.

Attraverso il processo di PCR (dall'inglese Polymerase Chain Reaction, reazione a catena della polimerasi), è possibile produrre milioni di copie di una quantità molto ristretta di DNA iniziale. É dunque una tecnica più rapida rispetto al clonaggio del DNA, sebbene necessiti delle sequenze nucleotidiche (dette primer) che possano appaiarsi correttamente con le estremità del segmento da amplificare.

Utilizzi

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Il DNA ricombinante è utilizzato per produrre OGM in grado, ad esempio, di fuzionare come bioreattori per la produzione di ormoni ad uso medico, come l'insulina, l'ormone della crescita o l'ossitocina, o di vaccini. Il bioreattore più utilizzato, anche perché il più facile da trattare, è Escherichia coli, un batterio procariote nel quale può essere inserito un gene da tradurre abbondantemente in proteina (come avviene per i casi appena riportati).

Voci correlate

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Applicazioni del DNA ricombinante in botanica

Rekombinantes Protein | Ανασυνδυασμένο DNA | Recombinant DNA | Rikombino | Recombinant DNA | DNA tái tổ hợp | Rekombinant DNA

DNA | Biotecnologie