Vad är programmen molekylärbiologi till medicin?

Tekniker för molekylärbiologi Uttrycket kloning En av de mest grundläggande teknikerna för molekylär biologi att studera proteinfunktion är uttryck kloning. Den här tekniken DNA som kodar för ett protein av intresse är klonade (med PCR och/eller restriktionsenzym) in i en plasmid (känt som en vektor av uttryck). Denna Plasmiden kan ha särskilda Promotorn element att driva produktionen av proteinet av intresse och har också antibiotikaresistens markörer för att följa Plasmiden. Denna Plasmiden kan infogas i antingen bakteriell eller djurs celler. Att föra in DNA i bakterieceller kan göras genom transformation (via upptag av naket DNA), konjugation (via cell-cell kontakt) eller genom transduktion (via virala vektorn). Att införa DNA i eukaryota celler, kallas som djurceller, fysisk eller kemisk väg transfection. Flera olika transfection tekniker finns tillgängliga, såsom kalciumfosfat transfection, elektroporation, Mikroskop och Liposom transfection. DNA kan också införas i eukaryota celler med hjälp av virus eller bakterier som bärare, den senare kallas ibland för bactofection och i synnerhet använder Agrobacterium tumefaciens. Plasmiden kan integreras i genomet, vilket resulterar i en stabil transfection, eller får förbli oberoende av genomet, kallas transienta transfection. I båda fallen DNA kodar för ett protein av intresse är nu inne i en cell, och proteinet nu kan uttryckas. En mängd system som inducerbara initiativtagare och särskilda cellsignalering faktorer, är tillgängliga för att hjälpa uttrycker proteiner av intresse på höga nivåer. Stora mängder av ett protein kan sedan extraheras från bakteriell eller eukaryota cellen. Proteinet kan testas för enzymatisk aktivitet under en mängd olika situationer, proteinet kan kristalliseras så dess tertiär struktur kan studeras, eller, i läkemedelsindustrin, aktiviteten av nya läkemedel mot proteinet kan studeras. Polymeras-kedjereaktion (PCR) Polymeras-kedjereaktion är en extremt mångsidig teknik för kopiering av DNA. I korthet, PCR kan en enda DNA sekvens som ska kopieras (miljontals gånger), eller ändras på ett förutbestämt sätt. Exempelvis PCR kan användas för att införa restriktionsenzym platser, eller att mutera (ändra) särskilt baserna av DNA, den senare är en metod som kallas "Quick change". PCR kan också användas för att avgöra om en viss DNA-fragmentet är i ett cDNA bibliotek. PCR har många variationer, som omvänd transkription PCR (RT-PCR) för förstärkning av RNA, och, mer nyligen, realtids PCR (QPCR) som gör det möjligt för kvantitativ mätning av DNA eller RNA molekyler. Gelelektrofores Gelelektrofores är en av de främsta verktygen för molekylär biologi. Den grundläggande principen är att DNA, RNA, och proteiner kan separeras med hjälp av ett elektriskt fält. I agaros gel elektrofores, DNA och RNA kan separeras på grundval av storlek genom att köra DNA via en agarosgel. Proteiner kan separeras på grundval av storlek med en SDS-PAGE gel eller på grundval av storlek och deras elektrisk laddning genom att använda vad som kallas en 2D gelelektrofores. Matriser En DNA-array är en samling av ställen kopplade till ett fast stöd som ett objektglas där varje plats innehåller en eller flera enkelsträngat DNA oligonukleotiden fragment. Matriser gör det möjligt att lägga ner en stor mängd mycket liten (mindre än 100 mikrometer = diameter) fläckar på en enstaka bild. Varje plats har en DNA fragment molekyl som är ett komplement till en enkel DNA-sekvens (liknar södra blotting). En variant av denna teknik tillåter genuttrycket av en organism på en viss fas i utvecklingen vara kvalificerad (uttryck profilering). Den här tekniken är RNA i en vävnad isolerade och konverteras till märkta cDNA. Denna cDNA är sedan hybridiseras till fragment på matrisen och visualisering av hybridisering kan göras. Eftersom flera matriser kan göras med exakt samma position för fragment är särskilt användbara för att jämföra genuttrycket av två olika vävnader, såsom en hälsosam och cancerogena vävnad. Dessutom kan man mäta vilka gener uttrycks och hur detta uttryck förändras med tiden eller andra faktorer. Till exempel innehåller den gemensamma bagerijäst Saccharomyces cerevisiae, ca 7000 gener; med en microarray, kan man mäta kvalitativt hur varje gen uttrycks, och hur detta uttryck förändras, till exempel med en förändring av temperaturen. Det finns många olika sätt att tillverka microarrays; de vanligaste är kisel chips, objektglas med fläckar av ~ 100 mindre än mikrometer = diameter, anpassade, eller matriser med större fläckar på porösa membran (macroarrays). Det kan vara allt från 100 ställen mer än 10.000 på en viss matris. Matriser kan också göras med molekyler än DNA. Exempelvis kan en antikropp matris användas för att avgöra vilka proteiner eller bakterier är närvarande i ett blodprov. Allel specifika oligonukleotid Allel specifika oligonukleotiden (ASO) är en teknik som möjliggör detektion av enda bas mutationer utan behov av PCR eller gel elektrofores. Kort (20-25 nukleotider i längd), märkt sonder utsätts för den icke-fragmenterade mål-DNA. Hybridisering sker med hög specificitet på grund av proberna kort längd och även en enda bas förändring kommer att hindra hybridisering. Mål-DNA är sedan tvättas och märkta sonderna som inte hybridiserar tas bort. Mål-DNA sedan analyseras för förekomst av sonden via radioaktivitet eller fluorescens. I detta experiment, som i de flesta molekylärbiologiska tekniker, måste en kontroll användas för att säkerställa framgångsrika experiment. Övergivna teknik När nya rutiner och teknik blir tillgängliga, överges den äldre tekniken snabbt. Ett bra exempel är metoder för att bestämma storleken på DNA-molekyler. Innan gelelektrofores var (agaros eller polyakrylamid) DNA dimensionerade med ränta sedimenteringen i sackaros lutningar, en långsam och labor intensiv teknik som kräver dyra instrumentation; innan sackaros lutningar användes viscometry. Bortsett från deras historiskt intresse är det värt att veta om äldre teknik som det kan vara bra att lösa ett visst problem.