だから、これはHabréに関する私の最初の投稿です:)
運命の意思によって、私は非常によく理解している深刻なトピックに専念します。 すなわち、遺伝子工学。
私は、遺伝子工学の研究室について「ひざの上で」語った投稿をしたことを覚えています。 このトピックは聴衆にとって興味深いものであることが判明したため、教育の目標を持って開発に取り組むことにしました。
複雑なプロセスを説明するために、普通の人々に明確で理解可能な例を挙げます。 誰かが私を修正する必要があると思ったら-恥ずかしがらないでください。 私は意識的に多くのことを見逃しますが、それらがないとプレゼンテーションの論理が損なわれるように思われる場合は、それも修正してください。
それでは始めましょう。 青く光るトランスジェニッククリスマスツリーを作成するとします。 たとえば、英国の科学者は最近、青色光遺伝子を発見しました。 それでは、このプロセスを段階的に見ていきましょう。
グロー遺伝子。
本物の科学者のような実験を行います。 彼らは新しい遺伝子が開いていると聞きましたが、クリスマスツリーを作りたいなら、次に何をすべきでしょうか？
通常、本物の科学者はncbi.nih.govにクロールし、いくつかのキーワードを使用してこの主題に関する科学出版物を検索します。 たとえば、「青い遺伝子が輝く」。 典型的な状況は、リンクの1つを使用して、「英国の科学者」による記事を実際に見つけたときです。これは、電子メールに応答しない中国人作家のグループによる記事であることが判明しました。
一方、記事では、この遺伝子の名前を見つけることができます。 ButiBl1と呼ばれます （遺伝子の名前を文字の指定+インデックスで指定するのが慣習であり、分離された生物の名前の最初の数文字は先に進むことができ、削除できます）。 たとえば、 ButiBl1はButiavka marina blue light 1遺伝子としてデコードできます。 しかし、ルールは厳密ではありません。
遺伝子の名前により、遺伝子の配列がヌクレオチドデータベースで検索されます。 これは、科学者が大まかに画面上で見るものです。
ちなみに、 BLASTツールを使用して、DNAシーケンスを入力することにより、どの遺伝子に属することができるかを取得できます。 これはまた、遺伝子工学者にとって非常に重要な日常的なツールです。
それで遺伝子配列を得ました。 とても良い、次は何ですか？ 遺伝子自体を取得する必要があります。 これを行うには、DNAとは何かという質問に戻ります。
DNAについて。
DNAは長い分子（非常に長い）であり、低分子の4つのバリアントのポリマーです-窒素塩基、単に「文字」。
細胞のゲノムは、1から数十のDNA分子の部分に分割されており、通常、それぞれに独自のコピーがあります。双子は同じ遺伝子を持っています。 各DNA分子は、細胞に適合するように特別に折りたたまれ、タンパク質複合体で覆われ、染色体を形成します。
皆さんがこれを覚えていることを願っていますが、記憶をリフレッシュする必要がある場合は、wikiにアクセスしてください:)
だから、主なものを覚えておいてください：
1. DNAは分子です。
2.これは分子なので、顕微鏡では見えません。ピンセットなどで拾わないでください。 など
3.カウントされた数のDNA分子が細胞内にあり、それらが多数ある場合、それらは不均一であり、ピンセット（ポイント2）で拾い上げるための「束に集めて」も機能しません。
遺伝子工学者はDNA分子が1つであり、それを使用して直接操作することが不可能な場合、どのように作業しますか？ 事実、すべての手順で、1つではなく、数千から数百万のコピーを含む多くのDNA分子で作業が行われます。
何千ものそのような同一の分子が水溶液中に浮遊し、この溶液は「DNA調製」と呼ばれます。 分子によるすべての操作は、典型的な化学的方法によって実行されます。
つまり、科学者は1つの分子ではなく、化学的手法を使用して溶液中の膨大な数の分子に取り組んでいます。
bl1遺伝子を取得するにはどうすればよいですか？ 2つの方法があります。 1つは直接化学合成です。 ただし、合成エラーのために十分に長い分子を取得することはできません。 理由を説明します。
DNAはポリマーです。 レンガをレンガごとに組み立てることで合成でき、色の異なる4つのレンガがあります。 構築の各段階で、効率は約99％です。 つまり、100の分子のうち、1つが間違っていることがわかります。 ここで、分子を1000文字長にする必要があると想像してください。 次に、ありふれた計算を使用して、真の分子の割合が0.99 ^ 1000 = 0.00004であることがわかります
正しい分子と間違った分子を分離することはほとんど不可能であることを考えると、ここでの私たちのアイデアは失敗し、実際の問題では、100-150文字以上の合成はすでに非現実的に見えます。
2番目の方法は残ります。
ボトルを切る
悪名高い海のボトル（Butiavka marina）が見つかったモルディブの海岸のシェフから出張をノックアウトします。
私たちはそれを捕まえて、粉末に押し込み、さまざまな化学物質の泥で満たして、組織の塊全体からDNA分子だけが溶液に残るようにします。 この最終結果は、ボトルのDNA調製です。 分離は比較的大きなサンプルから行われるため、1つのDNA分子ではなく、多くの-各細胞から、1組の断片があります。 このDNAにはbl1遺伝子だけでなく、他のすべての瓶詰め遺伝子も含まれています。
このステップはDNA抽出と呼ばれます。 溶液の形で分離できるだけでなく、再沈殿して乾燥した製剤、つまり純粋なDNA分子を得ることができます。
増幅
ミッションが終了したので、素晴らしい増幅手順が待っている研究室に急いで戻ります。
ボトルのDNA調製には、必要なものだけでなく、さまざまな遺伝子がたくさんあります。 均一な薬物でしか作業できません。bl1遺伝子DNA分子の含有量を少なくとも90％にする必要があります。
そして、ここで、ポリメラーゼ連鎖反応またはPCR（ポリメラーゼ連鎖反応、PCR）と呼ばれる、現代のバイオエンジニアリングの礎である真に素晴らしい技術を適用します。 ノーベル賞はこの方法の発見に対して授与されましたが、優先順位をめぐる論争はまだありますので、興味のある人には名前を付けません- 読んでください 。
ポリメラーゼ連鎖反応の原理は非常に複雑であり、説明は非常に粗雑であり、少なくともいくつかのアイデアを持っているだけです。詳細については、上記のリンクへようこそ。
そのため、特定の遺伝子のDNA分子を増幅（増幅）する必要があります。 これを行うには、遺伝子の配列を含むページを開き、その末端を見つけます。 末尾から20〜30文字、先頭から同じ数字を取得し、化学合成により短いDNA分子を合成します（通常、これは特別な会社によって行われます）
つまり、2つの新しいチューブがあります。 それらの1つでは、遺伝子の始まりと相同である多くの30文字の短いDNA配列が浮かんでおり、2番目では-同じことですが、遺伝子の終わりです。 これらの新しい分子はプライマーと呼ばれます。
次に、PCR反応を開始し、2つのプライマー間の領域（開始と終了の間）を乗算します。 PCR反応は、温度変化を必要とする生化学的な循環反応です。 かつては水浴で作られていましたが、現在では特別なデバイス-アンプ（PCRマシン）を使用しています。 それらの構造は非常に単純で、ペルチェ素子があり、試験管と電子頭脳のための場所があり、制御パネルがこれらすべてに取り付けられています。
つまり、DNAボトルを持って研究室に戻りました。 遺伝子の最初と最後の2つのプライマーを注文しました。 その後、きれいなチューブを取り、DNAを少しずつ、各プライマーを少しずつ、ポリメラーゼ（DNAを構築する酵素）、DNAを構築するためのヌクレオチド、酵素が適切に機能するための塩をいくつか入れて、数時間サーモサイクラーに入れました。 増幅器では、混合物が加熱または冷却され、出力で、必要な遺伝子の多くのDNAコピーが浮いたテストチューブを受け取りました。
しかし、チューブは透明です。ある種のDNA、さらには正しいDNAがあることをどのように確認できますか？
DNA検出。
DNAを見る方法はたくさんありますが、ゲル電気泳動と呼ばれる古典的な方法について説明します。
実験室には、電気泳動室と呼ばれる電極を備えた小さな浴槽があります。
溶融した電気泳動ゲルをこのバスに注ぎます。これは本質的にマーマレードと非常によく似ています。 しかし、砂糖の代わりに塩添加剤と蛍光染料-臭化エチジウムがあります。 この物質は、それがDNA分子に埋め込まれているという点で興味深いものです。この場合、紫外線で輝き始めます。
ゲルが固まった後、その穴にDNA調製物を入れます。ここには、おそらくbl1遺伝子のコピーが多く存在し、電流をオンにするはずです。 別の穴に「重量マーカー」を配置します-100、200、300などの長さの分子の等しい割合で構成されるDNA分子の特別な準備です。 ヌクレオチド。
DNA分子は極性があり、電場内を移動します。長ければ長いほど、ゲル構造にしがみつき、動きが遅くなります。 しばらくして、電源を切り、ゲルを紫外線ランプの下に運びます。
ウェイトマーカーを配置したパスに、多数のストライプが表示されます。 サンプルの適用場所から最も遠いものが最も短いDNAに対応し、最も長いものに最も近い。
隣接するウェルでは、DNAは同じ速度で実行されるため、隣接するトラック上の位置を比較し、相対的なサイズを決定できます。
そのため、サンプルを適用したトラックで、1つの発光ストリップとそのサイズが、隣接するウェイトマーカーから判断して、予想どおりであることがわかりました。
この発光部分をゲルの刃で慎重に切り取ります-ゲルに絡み付いたbl1遺伝子のDNAが多く含まれており、特別な操作を使って分子を放出します。
おめでとうございます、ボトルからbl1遺伝子を分離しました！
この複雑で時間のかかるプロセスの最初の段階についてのみ話しました。 続行する必要がありますか？ あなたが決める:)
更新しました。 パート2
パート3 。
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