Inżynieria genetyczna ingeruje w materiał genetyczny celem dokonania modyfikacji dla uzyskania pożądanych cech u organizmu będącego jego posiadaczem. Metody inżynierii genetycznej nie polegają bynajmniej na wstrzyknięciu igłą tajemniczej substancji w miąższ pomidora jak to przyjęło się uważać w kręgach mniej świadomych istoty biotechnologii. Jeśli nie strzykawką, to jak inaczej pojedyncze wyselekcjonowane przez człowieka geny mogą dostawać się do materiału genetycznego danego organizmu? Odpowiedź na zadane pytanie brzmi: przenoszą je specjalnie do tego przygotowane wektory. Wektor genetyczny jest w zasadzie niewielką cząsteczką DNA, w której są umieszczane geny wyselekcjonowane z genomu dawcy w celu ich przeniesienia do genomu biorcy. Istnieje kilka rodzajów wektorów, w tym artykule zostaną omówione te wykorzystywane w transformacji integracyjnej, czyli trwałego wbudowania do genomu biorcy.
Wektory bakteryjne
Wektory bakteryjne używane są do transformacji w komórkach roślinnych. Rolę wektorów pełnią odpowiednio zmienione naturalne patogeny rośliny, toteż proces tej transformacji nosi nazwę agroinfekcji. Najczęściej wykorzystywana jest bakteria Agrobacterium tumefaciens zawierająca plazmid Ti, którego fragment T-DNA posiada zdolność do trwałego łączenia się genomem biorcy. W celu dokonania transformacji zastępuje się T-DNA odpowiednimi genami, które mają zostać przeniesione przez wektor. Przy pomocy wektorów bakteryjnych otrzymano pierwsze rośliny transgeniczne.
Inżynieria genetyczna wykorzystuje również samodzielne plazmidy, lecz w ich przypadku konieczne jest pozbawienie komórki biorcy ściany komórkowej, gdyż plazmid nie posiada zdolności wnikania do komórki – takie wektory są nazywane konstruktami. Do wprowadzenia plazmidu do wnętrza komórki niezbędne są procesy, które pozwolą na pokonanie przeszkody jaką jest błona komórkowa. Do tego celu służy min. glikol polietylenowy (PEG), który rozluźnia strukturę błony komórkowej i umożliwia bierne pobranie DNA przez komórkę. Przy użyciu tego czynnika nie można jednak dokonać transformacji bezpośredniej do komórki roślinnej, gdyż posiada ścianę komórkową, warto natomiast wiedzieć, że:
– bardzo ważną rolę w transformacji komórek zwierzęcych posiada elektroporacja, która polega na użyciu impulsu elektrycznego tworząc tymczasowe pory,
– zdecydowanie najciekawszym sposobem transformacji bezpośredniej jest biolistyka inaczej zwana metodą strzelby genowej,
– Strzelba genowa jest to metoda uniwersalna pozwalająca na przeniesienie DNA do komórki dowolnego biorcy. Jednak jej wadą jest to, że powoduje u komórki stres abiotyczny i pozostawia w niej obcy materiał nośnikowy np. wolfram w którym DNA zostało wstrzelone.
Wektory wirusowe
Wirusy znane są z infekowania komórek własnym materiałem genetycznym, co jest ich strategią replikacyjną. Inżynieria genetyczna wykorzystuje naturalne właściwości wirusów i na ich osnowie tworzy wektory wirusowe (fagowe). Wprowadzony w ten sposób materiał może ulegać ekspresji w komórce biorcy przez dłuższy okres czasu. Wadą tych wektorów jest jednak ich stosunkowo mała pojemność.
Najbardziej interesującym wektorem jest zdecydowanie kosmid. Kosmid stanowi połączenie plazmidu z sekwencją cos bakteriofaga lambda, tym samym zyskując właściwości charakterystyczne dla plazmidu i faga. Replikacja kosmidów wymaga więcej czasu niż replikacja plazmidów, z powodu dużych rozmiarów DNA wprowadzonego do kapsydu faga. Jednak dużą zaletą kosmidu jest możliwość przeniesienia większych fragmentów DNA, niż w przypadku plazmidu.