Gen hareketi ajanları özellikle de ters transkriptaz ve plazmitler bir organizma hücresinden diğerininkine seçilen bazı genlerin verilmesi için kullanılan ajanlar rekombinant DNA teknolojisinde çok önemlidirler. Bu teknikler büyük bir potansiyele sahiptir: Spesifik genler izole edilebilir, bakteri içerisine verilebilir ve insülin gibi istenen bir gen ürünün büyük miktarlarda elde edilmesini sağlayabilir. Alternatif olarak, örneğin bitkilerde hastalıklara direnç oluşumunu sağlayacak ya da kültür hayvanlarında büyüme hormonu oluşturacak genler gibi faydalı bir takım ürünler ortaya çıkarabilecek yeni genler hayvan ve bitkilere verilebilir. Ancak, rekombinant DNA teknikleri yanlışlıkla yeni bazı patojenlerin ya da genetik canavarların ortaya çıkabileceği olasılığı düşüncesi nedeniyle toplum içinde bazı tartışmaların ortaya çıkmasına neden olmuştur. Şimdi bu konuda temel tekniklerin neler olduğuna bakalım.
Plazmitler bakteri kromozomundaki DNA gibi başka bakteri hücrelerine girebilir. Başka bir deyişle eğer belirli bir tür bakteri serbest plazmitlerin olduğu bir kültür ortamına konulursa bazı hücreler, Griffıth’in çalışmasındaki virulan olmayan pnömokokların ölü virulan pnömokoklardan DNA’yı almasında olduğu gibi, plazmitleri çekip alacaktır. Böylece dirençli olmayan bakteri antibiyotik direncine sahip bakteriler ile aynı ortama konan plazmitler vasıtasıyla dirençli hale dönüştürülebilir. Rekombinant DNA teknolojisi plazmitlerin bu transformasyon potansiyelini kullanılabilir bir hale getirmiştir. Saflaştırılmış plazmitler yabancı genetik materyalin eklenmesiyle modifiye olur, bakteri hücreleri de bu modifiye olmuş plazmitleri bulup alırsa, bu yabancı genleri de bünyesine almış olur.
Bu işlemi daha ayrıntılı bir biçimde inceleyelim. Plazmitleri içeren bakteri hücreleri parçalanır ve DNA’ları ekstrakte edilir. DNA daha sonra plazmitleri temel bakteri kromozomundan ayırabilmek için santrifüj edilir. Böylece izole edilen plazmitler daha sonra DNA halkasını belirli nükleotit sekanslara ayıran prokaryotik bir enzim olan bir restriksiyon endonükleaz ile muamele edilir. Plazmit DNA böylece doğrusal bir hale gelir ve kırıldığı noktalarda “yapışkan” uçlar meydana gelir (çift olmayan bazlar). Bu daha sonra aynı restriksiyon endonükleaz ile hazırlanan yabancı DNA parçacıkları ile karıştırılır ve böylece plazmit DNA’sına komplementer olan yapışkan uçlar ile donatılmış olur. Böylesi bir karışım uygun sıcaklık ve pH gibi koşullarda tutulursa plazmit DNA ve yabancı DNA spontan bir biçimde uygun baz çiftleri yardımı ile kaynaşır ve sonuçta halkasal yapı yeniden meydana gelir. DNA halkasının iskeleti daha sonra (Fosfat ve şeker grupları tarafından oluşturulan zincirler). DNA ligaz enzimi ile birbirine bağlanır. Sonuçta yabancı genetik materyal ile aşılanmış plazmitler ortaya çıkmıştır. Bundan sonra yapılacak iş bu plazmitleri bakteri hücreleri ile uygun bir ortamda karıştırmaktır. Daha geçirgen bir hale getirmek için genellikle bir kalsiyum tuzu ile muamele edilir. Bakteri hücreleri orjinal plazmit genlerini ve yabancı genomun bazı parçalarını içeren bu modifiye olmuş plazmitleri çekip alacaktır. Daha etkili bir transfer için transdüksiyon da kullanılabilir. Hibrit plazmitler eğer çok büyük değilse plazmit etrafında kendi kendine düzenlenen viral kılıf proteinler ile karıştırılır. Bu plazmit taşıyan virüsler daha sonra hedef hücreleri enfekte etmek için kullanılabilir. Genel olarak, antibiyotiklere direnç meydana gelmesini sağlayan genleri içeren plazmitler bu işlemde kullanılmaktadırlar. Bu da, eğer deneysel olarak rekombinant plazmitler ile muamele edilen bakteri hücrelerine antibiyotik uygulanırsa hibrit plazmitlerle birleşebilen bakteriler canlılıklarını sürdürürken bu yabancı genleri alamayan bakteriler elemine olacaktır, demektir.
Bu uygulamanın bir dezavantajı yabancı DNA ile plazmidin istenen kombinasyonunun sabit kalamamasıdır. Endonükleaz uygulamasından sonra yabancı DNA çeşitli fragmanlar halinde ortaya çıkmaktadır.
Yine endonükleaz belirli bir gen içindeki hedef dizinin kendisinde de bulunabilir ve genin kendisini kesebilir. Farklı bir endonükleaz ile bu işlemi yinelemek sağlam bir genin oluşmasına neden olabilir. Daha da ötesi eğer yabancı DNA bir ökaryottan gelmiş ise bakterinin translasyondan önce uzaklaştıramayacağı intronlara sahip olacaktır. Bu, yaygın uygulamalarda önemli sorunlara yol açan bir durumdur. Bu ve diğer sorunları halledebilmek için birçok araştırmacı maya gibi basit bir ökaryotu kullanmaktayken diğerleri de bakteri içerisine girmesini istediği genleri izole edebilme ve birleştirme için daha başka teknikler kullanmaktadırlar. Bu tekniklerin birisi de klonlamadır.
Kaynakça:
Khan Academy
Yazar: Taner Tunç