النبات
مواضيع عامة في علم النبات
الجذور - السيقان - الأوراق
النباتات الوعائية واللاوعائية
البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)
الطحالب
النباتات الطبية
الحيوان
مواضيع عامة في علم الحيوان
علم التشريح
التنوع الإحيائي
البايلوجيا الخلوية
الأحياء المجهرية
البكتيريا
الفطريات
الطفيليات
الفايروسات
علم الأمراض
الاورام
الامراض الوراثية
الامراض المناعية
الامراض المدارية
اضطرابات الدورة الدموية
مواضيع عامة في علم الامراض
الحشرات
التقانة الإحيائية
مواضيع عامة في التقانة الإحيائية
التقنية الحيوية المكروبية
التقنية الحيوية والميكروبات
الفعاليات الحيوية
وراثة الاحياء المجهرية
تصنيف الاحياء المجهرية
الاحياء المجهرية في الطبيعة
أيض الاجهاد
التقنية الحيوية والبيئة
التقنية الحيوية والطب
التقنية الحيوية والزراعة
التقنية الحيوية والصناعة
التقنية الحيوية والطاقة
البحار والطحالب الصغيرة
عزل البروتين
هندسة الجينات
التقنية الحياتية النانوية
مفاهيم التقنية الحيوية النانوية
التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها
تصنيع وتخليق المواد النانوية
تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية
الرقائق والمتحسسات الحيوية
المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا
اللقاحات
البيئة والتلوث
علم الأجنة
اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس
الاخصاب
التشطر
العصيبة وتشكل الجسيدات
تشكل اللواحق الجنينية
تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية
مقدمة لعلم الاجنة
الأحياء الجزيئي
مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي
علم وظائف الأعضاء
الغدد
مواضيع عامة في الغدد
الغدد الصم و هرموناتها
الجسم تحت السريري
الغدة النخامية
الغدة الكظرية
الغدة التناسلية
الغدة الدرقية والجار الدرقية
الغدة البنكرياسية
الغدة الصنوبرية
مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء
الخلية الحيوانية
الجهاز العصبي
أعضاء الحس
الجهاز العضلي
السوائل الجسمية
الجهاز الدوري والليمف
الجهاز التنفسي
الجهاز الهضمي
الجهاز البولي
المضادات الحيوية
مواضيع عامة في المضادات الحيوية
مضادات البكتيريا
مضادات الفطريات
مضادات الطفيليات
مضادات الفايروسات
علم الخلية
الوراثة
الأحياء العامة
المناعة
التحليلات المرضية
الكيمياء الحيوية
مواضيع متنوعة أخرى
الانزيمات
DNA Cloning : DNA libraries
المؤلف:
Denise R. Ferrier
المصدر:
Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry
الجزء والصفحة:
2-1-2022
1261
DNA Cloning : DNA libraries
A DNA library is a collection of cloned restriction fragments of the DNA ofan organism. Two kinds of libraries are commonly used: genomic libraries and complementary DNA (cDNA) libraries. Genomic libraries ideally contain a copy of every DNA nucleotide sequence in the genome. In contrast, cDNA libraries contain those DNA sequences that only appear as processed messenger RNA (mRNA) molecules, and these differ according to cell type and environmental conditions. [Note: cDNA lacks introns and the control regions of the genes, whereas these are present in genomic DNA.]
1. Genomic DNA libraries:
A genomic library is created by digestion of the total DNA of an organism with a restriction endonuclease and subsequent ligation to an appropriate vector. The recombinant DNA molecules replicate within host bacteria. Thus, the amplified DNA fragments collectively represent the entire genome of the organism and are called a genomic library. Regardless of the restriction enzyme used, the chances are good that the gene of interest contains more than one restriction site recognized by that enzyme. If this is the case, and if the digestion is allowed to go to completion, the gene of interest is fragmented (that is, it is not contained in any one clone in the library). To avoid this usually undesirable result, a partial digestion is performed in which either the amount or the time of action of the enzyme is limited.
This results in cleavage occurring at only a fraction of the restriction sites on any one DNA molecule, thus producing fragments of ~20 kb. Enzymes that cut very frequently (that is, those that recognize 4-bp sequences) are generally used for this purpose so that the result is an almost random collection of fragments. This insures a high degree of probability that the gene of interest is contained, intact, in some fragment.
2. Complementary DNA libraries:
If a protein-coding gene of interest is expressed at a high level in a particular tissue, the mRNA transcribed from that gene is likely also present at high concentrations in the cells of that tissue. For example, reticulocyte mRNA is composed largely of molecules that code for the α-globin and β-globin chains of hemoglobin A (HbA). This mRNA can be used as a template to make a cDNA molecule using the enzyme reverse transcriptase (Fig. 1). Therefore, the resulting cDNA is a double-stranded copy of mRNA. [Note: The template mRNA is isolated from transfer RNA and ribosomal RNA by the presence of its poly-A tail.] cDNA can be amplified by biologic cloning or by PCR. It can be used as a probe to locate the gene that encodes the original mRNA (or fragments of the gene) in mixtures containing many unrelated DNA fragments. If the mRNA used as a template is a mixture of many different size species, the resulting cDNA is heterogeneous. These mixtures can be cloned to form a cDNA library.
Because cDNA has no introns, it can be cloned into an expression vector for the synthesis of eukaryotic proteins by bacteria (Fig. 2). These special plasmids contain a bacterial promoter for transcription of the cDNA and a Shine-Dalgarno (SD) sequence that allows the bacterial ribosome to initiate translation of the resulting mRNA molecule. The cDNA is inserted downstream of the promoter and within a gene for a protein that is expressed in the bacterium (for example, lacZ), such that the mRNA produced contains an SD sequence, a few codons for the bacterial protein, and all the codons for the eukaryotic protein. This allows for more efficient expression and results in the production of a fusion protein. [Note: Therapeutic human insulin is made
in bacteria through this technology. However, the extensive co- and posttranslational modifications required for most other human proteins (for example, blood clotting factors) necessitates the use of eukaryotic, even mammalian, hosts.]
Figure 1: Synthesis of complementary DNA (cDNA) from messenger RNA (mRNA) using reverse transcriptase. Ligation of double-stranded (ds) DNA sequences containing a restriction site to each end allows biologic cloning of cDNA. [Note: DNA is resistant to alkaline hydrolysis.] dATP, dCTP, dGTP, dTTP = deoxyadenosine, deoxycytidine, deoxyguanosine, and deoxythymidine triphosphates.
Figure 2: An expression vector. The product is a fusion protein that contains just some amino acids of the bacterial protein and all the amino acids of the complementary DNA (cDNA)-encoded protein . [Note: Proteins are written from the amino (N)-terminus to the carboxy (C)-terminus.]