Concetti Chiave
- I vettori molecolari, come virus e plasmidi, trasportano geni esogeni nelle cellule ospiti, mantenendoli separati dal genoma batterico.
- Virus e plasmidi vengono modificati per facilitare l'inserimento, trascrizione ed espressione dei geni nelle cellule ospiti.
- I virus, specialmente i batteriofagi, sono stati i primi vettori utilizzati per la loro capacità di penetrare facilmente nelle cellule e replicarsi autonomamente.
- I plasmidi sono piccole molecole circolari di DNA che si replicano autonomamente nel citoplasma e contengono siti di taglio per l'inserimento di geni esogeni.
- I vettori plasmidici spesso includono una caratteristica selezionabile, come la resistenza agli antibiotici, per identificare i batteri che hanno incorporato il plasmide ricombinante.
Incorporazione del DNA esogeno
Il DNA esogeno assunto da un batterio generalmente viene incorporato nel genoma batterico, in laboratorio però risulta più semplice clonare un gene se questo si mantiene separato dal DNA dell’ospite.
Per evitare che nel genoma batterico venga integrato il gene d’interesse, quest’ultimo viene inserito in un vettore molecolare, una molecola capace di trasportarlo nella cellula ospite e di mantenerlo separato dal genoma batterico.
I vettori più utilizzati in questa procedura sono i virus (in particolare i batteriofagi) e i plasmidi.
I vettori, per svolgere al meglio la loro funzione, devono essere piccoli e avere sequenze adatte a legare il fra-mento che porta il gene studiato. Una volta entrato nella cellula ospite, il vettore si moltiplica in modo autonomo e con esso anche il frammento di DNA esogeno, consentendo così di ottenere più copie identiche del gene (clonaggio genico).Modifiche nei vettori genetici
Nei virus e nei plasmidi utilizzati in ingegneria genetica sono state introdotte modifiche alla struttura originale, allo scopo di facilitare l’inserimento, la trascrizione e l’espressione dei geni. I primi vettori utilizzati nelle manipolazioni sono stati i virus, proprio per la loro semplicità strutturale e la loro capacità di penetrare facilmente all’interno delle cellule, replicandosi ed esprimendo i propri geni. Per i virus patogeni, è anche possibile ottenere virus attenuati, incapaci cioè di scatenare la malattia nell’ospite, grazie alla sostituzione dei geni che causano la patologia con geni innocui. Tecnologia alla base di alcune tipologie di vaccini.
Caratteristiche dei plasmidi
I plasmidi sono piccole molecole circolari di DNA di circa un migliaio di coppie di basi presenti nel citoplasma delle cellule batteriche (ma separate dal cromosoma batterico), dove sono in grado di replicarsi autonomamente, grazie alla presenza di una propria origine di replicazione. Un plasmide adatto come vettore di clonaggio deve avere un sito di taglio per un enzima di restrizione, in modo che possa aprirsi e inserire il gene esogeno. I vettori plasmidici vengono scelti generalmente con una caratteristica selezionabile (come la resistenza agli antibiotici), che permette di identificare con precisione i batteri che hanno incorporato il plasmide ricombinante.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei vettori molecolari nel clonaggio genico?
- Perché i virus sono stati i primi vettori utilizzati nelle manipolazioni genetiche?
- Quali caratteristiche deve avere un plasmide per essere utilizzato come vettore di clonaggio?
I vettori molecolari, come virus e plasmidi, trasportano il gene d'interesse nella cellula ospite mantenendolo separato dal genoma batterico, permettendo la moltiplicazione autonoma del DNA esogeno per ottenere più copie identiche del gene.
I virus sono stati scelti per la loro semplicità strutturale e capacità di penetrare facilmente nelle cellule, replicandosi ed esprimendo i propri geni, rendendoli ideali per le manipolazioni genetiche iniziali.
Un plasmide adatto deve avere un sito di taglio per un enzima di restrizione per inserire il gene esogeno e una caratteristica selezionabile, come la resistenza agli antibiotici, per identificare i batteri che hanno incorporato il plasmide ricombinante.
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