Moleculaire biologie in viskweken (met diagram)

In dit artikel zullen we discussiëren over de moleculaire biologie in de viskwekerij.

De ontdekking van recombinant-DNA-technologie heeft een revolutie teweeggebracht in de moderne moleculaire biologie. Door deze techniek kunnen grote hoeveelheden eiwitten aanwezig in sporenhoeveelheid, evenals andere biologisch actieve stoffen, worden gegenereerd door biotechnologie en deze genetisch gemanipuleerde macromoleculen hebben zeer weinig bijwerkingen.

Het kan ook worden gebruikt voor het uitvoeren van diagnostische in situ hybridisatie. Deze techniek helpt ook genen te isoleren en te identificeren die verantwoordelijk zijn voor erfelijke ziekten.

In 1983 maakte recombinant gemaakte plasminogeenactivator (rt PA) een paradigmatische verschuiving in de therapie van een hartinfarct (hartaanval). Nu met het gebruik van recombinante DNA-technologie, zijn veel andere producten zoals hirudine, superoxide dismutase, urokinase, prokinase, enz. Op de markt.

In de aquacultuur, met name in de geïnduceerde fokkerij, wordt het gebruik van ruwe piscine en zoogdier-hypofyse gebruikt. Het hypofyse-extract bevat gonadotropine-groeihormonen en hun afgevende factoren. Ze zijn nodig in overtollige hoeveelheden voor de viskwekerij.

Deze polypeptiden zijn te groot om chemisch te synthetiseren en deze polypeptiden kunnen biotechnologisch worden gegenereerd door manipulatie van DNA, zullen de minste bijwerkingen hebben en zullen beter zijn in plaats van synthetisch bereide analoga die al in gebruik zijn voor massafokkerij.

Onlangs is succes geboekt bij het kweken van vis bij het verbeteren van vele kwantitatieve kenmerken zoals eierdiameter, lichaamsgewichtgroeisnelheid, lichaamslengte en in hyperimmuniteit bij vissen zoals Tilapia zillii en Oreochromis niloticus eenvoudigweg door het injecteren van Shark DNA in spieren per spuit.

De willekeurig geamplificeerde polymorfe DNA (RAPD) analyse toonde aan dat polymorfe fragmenten varieerden tussen 54.55% voor primer 1 (5'-ACC GGG AACG - 3 ') en 14.29% voor primer 2 (5'-ATGACCTTGA-3') zoals gerapporteerd door Sudha et al, 2001, El-Zaeem & Assem, 2004 en Assem 2 EL-Zaeem, 2005.

Visproteïnen worden tegenwoordig ook in de geneeskunde gebruikt. Protamine wordt gebruikt om anticoagulatie om te keren tijdens hartchirurgie en katheterisatie. Zalmcalcitonine is beter dan zoogdiercalcitonine voor de behandeling van de ziekte van Paget en bepaalde vormen van osteoporose. Vis-antivries-eiwit wordt gebruikt bij cryopreservatie van menselijke organen, evenals bij het conserveren van voedsel.

De celcultuur en recombinant DNA-technologie in vissen zijn traag en hebben meer uitgebreide studie nodig. Visgenen voor sommige potentiële producten zijn echter tot expressie gebracht in bacteriën en gist. De productie van zalm-calcitonine en antivries-eiwitten is onderzocht in microbiële cellen.

Er is een grote behoefte aan het verkrijgen van gen of mRNA voor het polypeptide, zoals groeihormonen van visgonadotropine, cytokinine, protamine, calcitonine en antivrieseiwit, enz. Zodra het gen / mRNA is gesynthetiseerd, kan het worden omgezet in cDNA door het enzym reverse transcriptase. .

Als het cDNA eenmaal voor een bepaald eiwit is verkregen, dan kan door middel van DNA-klonering (een techniek die wordt gebruikt om grote hoeveelheden van een specifiek DNA-fragment te produceren om miljoen kopieën van een DNA-fragment te produceren door routinematige bacteriële kloneringstechnieken) grote hoeveelheden DNA worden verkregen.

Het DNA-fragment van onze interesse kan worden geïntroduceerd of ingevoegd in het plasmide (aanwezig als extra-chromosomale zelfreplicerende lichaampjes) in bacteriën of virussen (replicatie in bacteriën, bacteriofagen) of kunstmatig ontwikkelde vectoren die als cosmiden worden genoemd.

Voor insertie wordt het DNA van de vector door endonucleasen geknipt en het cDNA wordt vervolgens ingebracht en tenslotte verbonden door enzymen die bekend zijn als DNA-ligasen. Het product bevat nu een DNA-stuk in het vector-DNA, vandaar dat de techniek bekend staat als recombinant-DNA. Deze vector wordt vervolgens geamplificeerd in een geschikte gastheer, ofwel bacterie, zoogdiercel of piscine celcultuur.

De grootte van het klonen is beperkt. Plasmide is geschikt voor 15000 bp, fagen tot 25.000 bp en cosmiden tot 45.000 bp. De grootte is overwonnen door de techniek die bekend staat als kunstmatige chromosomen van gisten (YAC).

Watson en Crick (1953) beschreven DNA als een dubbelstrengs helixstructuur (Fig. 38.1). Het DNA is een polynucleotidemolecuul. De nucleotiden worden met elkaar verbonden door een fosfodiësterbinding. Het heeft een enorme omvang en elk chromosoom is een continu DNA-molecuul. Het molecuul bestaat uit een basis, een deoxyribosesuiker en een fosfaat. De genetische informatie die door het individu wordt geërfd, is gecodeerd in DNA.

De twee ketens van het DNA, de ene is 5'-3 'en de andere is 3'- 5' in richtingen, dat wil zeggen, de twee ketens staan ​​tegenover elkaar. De richting is belangrijk omdat replicatie van DNA begint van 5 'naar 3' en ook de sequentie die essentieel is voor genregulatie zich bevindt aan het 5'-uiteinde van het gen 3 '. De waterstofparing tussen basen is specifiek, adenine (A) paren altijd met thymine (T) en guanine (G) koppelt altijd met cytosine in DNA.

DNA heeft nog een ander kenmerk dat de twee strengen kunnen worden gescheiden als de temperatuur wordt verhoogd tot 95 ° C, dit staat bekend als denaturering. Deze twee gescheiden strengen kunnen worden samengevoegd om de oorspronkelijke structuur te vormen als de temperatuur wordt verlaagd tot 55 ° C, het fenomeen staat bekend als hybridisatie of uitgloeien. Dit karakteristieke kenmerk is belangrijker voor recombinante DNA-technologie.

Het centrale dogma van de moleculaire biologie is dat DNA aanleiding geeft tot mRNA met behulp van DNA als een sjabloon. Het proces staat bekend als transcriptie. Het mRNA is verantwoordelijk voor de vorming van eiwitten, het fenomeen dat bekend staat als translatie en eiwitsynthese is de celfunctie (figuur 38.2).

De vorming van mRNA is gecompliceerd, tijdens de rijping van mRNA worden de introns uitgesplitst en exons herschikt. Het mRNA komt uit de kern voor het coderen van specifieke eiwitten. Alvorens in het cytoplasma te komen, vormt het mRNA een gemethyleerde dop voor de 5'- en een poly (A) -staart tot 3'-uiteinden. De dop is essentieel in de initiatie van translatie en poly A-staart op het 3'-gebied is essentieel voor berichten in het cytoplasma (Fig. 38.3).

Een doorbraak in de moleculaire biologie die werd vastgesteld toen het werd ontdekt in retrovirus, kan het RNA worden omgezet in DNA door het enzym reverse transcriptase. De ontdekking is de ruggengraat van recombinant. DNA-technologie. Het mRNA kan worden omgezet in cDNA (complementair DNA) met behulp van enzym reverse transcriptase (Figuur 38.4).

Met andere woorden, het is mogelijk om mRNA te vertalen in complementair DNA (cDNA) door mRNA als sjabloon te gebruiken. Het aldus gevormde cDNA bevat geschikte complementaire basen voor mRNA behalve natuurlijk met thymine dat uracil vervangt. Het cDNA afgeleid van mRNA wordt tegenwoordig gebruikt bij de diagnose van vele ziekten door het radioactief te labelen.

De reverse transcriptase helpt ook bij het kloneren van een gen. Het eerste gen werd gekloond in Stanford en het eerste molecuul recombinante DNA-technologie werd vervolgens gevormd, een revolutie in de moleculaire biologie. De ontdekking van endonucleasen of restrictie-enzymen helpt bij het knippen van het DNA tot 3 tot 8 nucleotiden.

De endonucleasen zijn verkregen van ongeveer 400 stammen van bacteriën en deze enzymen kunnen ongeveer 100 verschillende plaatsen in DNA herkennen. Sommige van de endonucleasen evenals hun herkenningssites zijn (Fig. 38.5).

Fig. 38.5 Het substraat dat wordt aangevallen door restrictie-endonucleasen is een palandrome sequentie. Het palandroom leest hetzelfde van voorwaartse en omgekeerde richtingen, bijvoorbeeld MADAM. Het beste voorbeeld van een beperkt enzym is EcoRl gemaakt van E. coli-stam Ry 13. De EcoR1 valt de nucleotide-sequentie GAATTC, CTTAAG aan.

De DNA-ligasen helpen bij het samenvoegen van het insert in het DNA van de vector en vector met origineel en insert-DNA kan in de geschikte gastheer worden geamplificeerd. Sanger en Coulson (1975), en Maxim en Gilbert (1977) ontwikkelden technieken voor de snelle sequentiebepaling van DNA en RNA. Nu is polymerase kettingreactie (PCR) beschikbaar, die 1.000.000 exemplaren van een DNA-fragment in 3 tot 4 uur en miljard exemplaren in 24 uur kan leveren.

Met het gebruik van deze technieken kan de aquacultuur worden verbeterd en kunnen viseiwitten biotechnologisch worden gemaakt. Daarom is uitgebreid onderzoek in deze lijnen essentieel voor genexpressie, hetzij in bacteriën, virussen of in viscelculturen.