nukleinsyrer – manipulering med gener

Bakterier kan tilføres fremmed DNA på forskjellige måter, f.eks. ved virusinfeksjon eller ved at fri DNA tas opp fra omgivelsene. I bakterier finnes imidlertid en type enzymer, restriksjonsendonukleaser, som har til oppgave å kutte opp og dermed uskadeliggjøre fremmed DNA som måtte komme inn i cellen. Bakteriens egen DNA er utformet slik at den ikke angripes av eget restriksjonssystem. En lang rekke slike restriksjonsenzymer er blitt isolert og karakterisert, og enzymene er blitt viktige verktøy når det gjelder kartlegging av gener, f.eks. i tumorvirus, og forsøk med å koble sammen gener fra forskjellige organismer i reagensglasset. Restriksjonsendonukleasene kutter begge kjedene i DNA, men bare innen regioner der det er bestemte nukleotidrekkefølger. Den rekkefølge som gjenkjennes, er spesiell for hvert enzym.

Stykker fra to typer DNA som er behandlet med samme restriksjonsenzym, vil kunne spleises sammen ved hjelp av et annet enzym, en DNA-ligase (fig. 2 a). Prinsippet er blitt utnyttet til å koble fremmede gener til et bærer-DNA som så i sin tur kan føres inn i en egnet verts-celle der genene kan reproduseres og avleses. Gener fra en gris er f.eks. blitt overført på denne måten til en mutant av tarmbakterien Escherichia coli, der de er blitt reprodusert generasjon etter generasjon (fig. 2 b).

Som bærer-DNA er benyttet plasmider, som er små ringformede DNA-molekyler som eksisterer i enkelte bakterier. Ved bestemte betingelser kan fri plasmid-DNA tas opp av en E. coli-bakterie og etableres i den. Ved spesielle analysemetoder kan så fremmed DNA påvises i slike celler. I andre forsøk er bakterievirus- DNA blitt brukt som bærer-DNA, og for å føre fremmede gener inn i dyreceller benyttes DNA fra animalske virus som transportmiddel. Denne forskning (rekombinant-DNA-forskning), som omfatter utforming og laging av nye kombinasjoner av gener og å studere funksjonen av disse i en vertscelle, åpner i teorien mulighet for å overføre et hvilket som helst gen fra en organisme til en annen, så sant en egnet, selvreplikerende bærer-DNA kan finnes.

Det er også mulig å føre inn gener ved behandling av cellene med utfelt DNA, eller ved injeksjon med et tynt glassrør. Når DNA føres inn på den siste måten i befruktede museegg, og museeggene legges inn i musens livmor, oppstår transgeniske mus, mus med ekstra biter av arveanlegg i sine kromosomer. Rent vitenskapelig har man nå fått metoder som tillater en mer dyptgripende undersøkelse av mange biologiske problemer. Ved hjelp av rekombinant-DNA-teknikken har det blitt oppdaget at gener hos dyr og planter er spaltet i kodende og ikke-kodende områder. Man har avslørt genstrukturen for de genene som styrer syntesen av immunforsvarsproteinene. Man har med DNA-biter som reagens (probe) kunnet måle produksjonen i vevene av mRNA fra de tilsvarende genene, og slik kunnet studere f.eks. hormonell genregulering.

Ved å studere virkningen av klonet DNA ført inn i celler i kultur, har man oppdaget at DNA-området foran genets kodende deler, promotorområdet, er viktig for start av transkripsjonen og hormonell regulering av denne. Det vises ved gradvis å fjerne deler av promotorområdet. Ved innføring av klonede gener i museegg er det vist hvilke promotorsekvenser som sørger for at genene kommer til rett uttrykk til rett tid og på rett sted i musens utvikling. F.eks. sørger en bit på 205 basepar i promotoren til pankreas-elastasen (et enzym i pankreas) for at det dannes 500 000 ganger mer elastase i pankreas enn i nyrer.

Rekombinant-DNA-teknikken har også åpnet helt nye muligheter i bioteknologi. Hormoner som insulin, veksthormon og andre medisinsk viktige proteiner produseres nå med bakterier, gjær eller celler i kultur. DNA-prober for diagnostikk av infeksjonssykdommer og genetiske sykdommer er et annet viktig anvendelsesområde. Husdyrs og planters gener kan forandres ved innføring av nytt DNA. Ved bruk av DNA-prober regner man med å kunne følge markører for «gode» arveegenskaper i vanlig avlsarbeid. Man regner også med at normale gener kan overføres til mennesker som er syke fordi de har arvet et defekt gen (se genterapi).

Enkelte forskere er imidlertid blitt betenkt over de følger konstruksjonen av nye organismer med hittil ukjente genkombinasjoner kan få. Det er derfor i en rekke land, også i Norge, utarbeidet retningslinjer om utstyr og sikkerhetstiltak for forskjellige typer av forsøk som er gradert etter potensiell fare. Forsøksoppleggene skal godkjennes av et offentlig organ (om lovgivning, se bioteknologi).

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.