شرح استنساخ تتابعات DNA

ما هو الـ DNA؟

الـ DNA هو المادة الوراثية، ويسمى بالحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (Deoxyribonucleic Acid)، ويتكون من وحدات متكررة من النيوكليتيدات التي تتشكل كل واحدةٍ منها من ثلاثة أجزاء رئيسية وهي: سكر خماسي منقوص الأكسجين، ومجموعة فوسفات، وقاعدة نيتروجينية، ويوجد أربعة أنواع للقواعد النيتروجينية، وهي الأدنين (A)، والثايمين (T)، والجوانين (G)، والسايتوسين (C)، وترتبط هذه الوحدات المتكررة ببعضها البعض لتشكل سلسلة الحمض النووي، ويتواجد الحمض النووي على هيئة سلسلتين مرتبطين معًت بشكل حلزوني مزدوج (Double Helix).^[١]

ما هو استنساخ الـ DNA؟

استنساخ المادة الوراثية (DNA Cloning) هو عمل نسخة متطابقة وراثيًا لتتابع (Sequence) معين في الـ DNA باستخدام العديد من التقنيات الهندسية الجينية، فكما ذكر سابقًا، يتكون الـ DNA من وحدات مكررة من النيوكليتيدات، وهذه النيوكليتيدات تشكل الشيفرة الوراثية لصنع بروتين معين، وعند ترجمتها، يتم تحويلها إلى أحماض أمينية تشكل البروتينات، ويتضح هنا أن استنساخ تتابع معين في المادة الوراثية هو عمل نسخة مطابقة تمامًا لهذا التتابع، ويهدف الاستنساخ إلى الوصول للجزء المعين المسؤول عن صنع بروتين معين ونسخه للتمكن من إنتاج هذا البروتين.^[٢]

كيف يتم استنساخ تتابعات الـ DNA؟

من أجل استنساخ تتابع معين في الـ DNA، يتم إدخال الجزء المطلوب استنساخه في ناقل مناسب، ويعمل الناقل كوسيلة تنقل الجين إلى خلية مضيفة؛ عادةً ما تكون بكتيريا، وذلك لكونها تتكاثر بصورةٍ أسرع، وبالتالي يمكن الحصول على نتائج أفضل خلال وقتٍ أقل، ثم يتضاعف الناقل داخل الخلية المضيفة، فينتُج عنه العديد من النسخ المطابقة له وللجين الذي تم إدخاله عليه، ولأن الحمض النووي أصبح مُعدَّلًا جينيًا؛ فإنه يطلق عليه اسم الحمض النووي المؤتلف، أي الحمض النووي المعاد تركيبه، وعندما تنقسم الخلية المضيفة لتتكاثر، يتم تمرير نسخة من جزيء الحمض النووي المؤتلف إلى النسل ويحدث المزيد من تكرار النواقل، وبعد عددٍ كبيرٍ من الانقسامات الخلوية، يتم إنتاج مستعمرة لخلايا مضيفة متطابقة جينيًا، وتحتوي كل خلية ناتجة على نسخة من جزيء الحمض النووي المؤتلف؛ وبهذا يتم إنتاج العديد من تتابعات الـ DNA المستنسخة، وقبل البدء بالاستنساخ، يجب توفر الآتي:^[٣]

• عينة من الحمض النووي تحتوي على الجينات المطلوب استنساخها.
• إنزيمات القطع (Restriction Enzymes) وإنزيمات الربط (Ligase).
• الناقل (Vector)؛ لحمل الجين المستنسخ وحفظه ومضاعفته.
• الخلية المضيفة (Host Cell) حيث يمكن أن يتضاعف الحمض النووي وأن يُترجم.

ينطوي استنساخ الجينات على خطوات أساسية، وهي:^[٣]

• عزل تتابع الـ DNA -أو الجين المعني- المراد استنساخه.
• إدخال الحمض النووي المعزول في ناقل مناسب لتشكيل الحمض النووي المؤتلف، وغالباً ما يكون الناقل بلازميد (Plasmid)، وهو حمض نووي دائري يتواجد في سيتوبلازم الخلية البكتيرية، وتتم هذه العملية بمساعدة العديد من الإنزيمات.
• إدخال الحمض النووي المؤتلف في كائن حي مناسب يعرف باسم المضيف باستخدام إنزيمات محددة، وعادةً ما تكون الخلية المضيفة خلية بكتيرية.
• تكثير الخلايا ليتم إنتاج مستعمرة تحتوي على الحمض النووي المعدل جينيًا، أي الحمض النووي الذي يحتوي على تتابع الـ DNA المستنسخ.
• تتم ترجمة الجين إلى بروتين يمكن عزله عن العينة.