Poslední aktualizace 4. února 2021 Sagar Aryal

• Genetické vektory jsou nosiče pro přenos cizí DNA do buněk příjemce.
• V molekulárním klonování je vektor molekula DNA používaná jako nosič pro umělý přenos cizího genetického materiálu do jiné buňky, kde může být replikován a/nebo exprimován.
• Vektory se mohou replikovat autonomně a obvykle obsahují prvky usnadňující manipulaci s DNA a také genetický marker pro jejich selektivní rozpoznání.
• Různé typy vektorů, které jsou k dispozici pro klonování, jsou plazmidy, bakteriofágy, bakteriální umělé chromozomy (BAC), kvasinkové umělé chromozomy (YAC) a savčí umělé chromozomy (MAC).
• Klonovací vektory jsou omezeny velikostí inzertu, který mohou nést. V závislosti na velikosti a použití inzertu se vybírá vhodný vektor pro konkrétní účel.

Zásadní vlastnosti klonovacích vektorů

Bez ohledu na výběr vektoru jsou všechny vektory nosnými molekulami DNA. Tyto nosné molekuly by měly mít obecně několik společných vlastností, jako například:

• Musí se samoreplikovat uvnitř hostitelské buňky.
• Musí mít jedinečné restrikční místo pro enzymy RE.
• Vnesení donorového fragmentu DNA nesmí narušovat replikační vlastnost vektoru.
• Musí mít nějaký markerový gen tak, aby mohl být použit pro pozdější identifikaci rekombinantní buňky (obvykle gen rezistence k antibiotikům, který v hostitelské buňce chybí).
• Měly by být snadno izolovatelné z hostitelské buňky.

Plasmidy

• Plasmidy jsou extra chromozomální kruhové dvouvláknové DNA replikující elementy přítomné v bakteriálních buňkách.
• Plasmidy vykazují velikost od 5,0 kb do 400 kb.
• Plasmidy se vkládají do bakteriálních hovorů procesem zvaným transformace.
• Plasmidy mohou pojmout vložený fragment DNA o velikosti až 10 kb.
• Všeobecně plazmidové vektory nesou markerový gen, který je většinou genem pro rezistenci k antibiotikům; tím způsobují, že každá buňka, která obsahuje plazmid, bude růst v přítomnosti selektovatelného příslušného antibiotika dodaného v médiu.

Bakteriofág

• Viry, které infikují bakterie, se nazývají bakteriofágy. Jedná se o intracelulární obligátní parazity, kteří se množí uvnitř bakteriální buňky s využitím některých nebo všech enzymů hostitele.
• Bakteriofágy mají velmi významný mechanismus pro doručení svého genomu do bakteriální buňky. Proto jej lze použít jako klonovací vektor k dodání větších úseků DNA.
• Většina bakteriofágového genomu není podstatná a lze ji nahradit cizí DNA.
• Při použití bakteriofága jako vektoru lze transformovat fragment DNA o velikosti až 20 kb.

Bakteriální umělé chromozomy (BAC)

• Bakteriální umělé chromozomy (BAC) jsou jednoduché plazmidy, které jsou určeny ke klonování velmi velkých fragmentů DNA o velikosti od 75 do 300 kb.
• BAC mají v podstatě markerové památky, jako jsou geny rezistence vůči antibiotikům, a velmi stabilní původ replikace (ori), který podporuje distribuci plazmidu po dělení bakteriální buňky a udržuje počet kopií plazmidu na jedné nebo dvou na buňku.
• BAC se v podstatě používají při sekvenování genomu organismů v genomových projektech (příklad: BAC byly použity v projektu lidského genomu).
• Pomocí BAC lze klonovat fragmenty DNA o velikosti několika set tisíc párů bází.

Kvasinkové umělé chromozomy (YAC)

• YAC jsou expresní vektory kvasinek.
• Pomocí YAC lze klonovat velmi velké fragmenty DNA, jejichž velikost se pohybuje od 100 kb do 3000 kb.
• Většinou se YAC používají pro klonování velmi velkých fragmentů DNA a pro fyzické mapování komplexních genomů.
• YAC mají oproti BAC výhodu v expresi eukaryotických proteinů, které vyžadují posttranslační modifikace.
• Je však známo, že YAC vytvářejí chimérické efekty, což je činí méně stabilními ve srovnání s BAC.

Lidské umělé chromozomy (HAC)

• Lidské umělé chromozomy (HAC) nebo savčí umělé chromozomy (MAC) jsou stále ve vývoji.
• HAC jsou mikrochromozomy, které mohou v populaci lidských buněk fungovat jako nové chromozomy.
• HAC mají velikost od 6 do 10 Mb, které nesou nové geny zavedené lidskými výzkumníky.
• HAC lze použít jako vektory při přenosu nových genů, studovat jejich expresi a pomocí těchto mikrochrozomů v savčím systému lze také objasnit funkci savčích chromozomů.

Jiné typy vektorů

Všechny vektory mohou být použity pro klonování, a jsou tedy klonovacími vektory, ale existují také vektory určené speciálně pro klonování, zatímco jiné mohou být určeny speciálně pro jiné účely, například pro transkripci a expresi proteinů.

Expresní vektory

Vektory určené speciálně pro expresi transgenu v cílové buňce se nazývají expresní vektory a obvykle mají promotorovou sekvenci, která řídí expresi transgenu. Expresní vektory produkují proteiny prostřednictvím transkripce vloženého vektoru, po níž následuje translace vzniklé mRNA.

Transkripční vektory

Jednodušší vektory nazývané transkripční vektory jsou schopny pouze transkripce, ale ne translace: mohou být replikovány v cílové buňce, ale na rozdíl od expresních vektorů nejsou exprimovány. Transkripční vektory se používají k amplifikaci svého inzertu.

Použití vektorů

Vektory byly vyvinuty a přizpůsobeny pro širokou škálu použití. Dvě základní použití jsou:

(1) k izolaci, identifikaci a archivaci fragmentů většího genomu

(2) k selektivní expresi proteinů kódovaných specifickými geny.

Vektory byly prvními nástroji DNA používanými v genetickém inženýrství a jsou i nadále základními kameny této technologie.

Vektory se staly prvním nástrojem DNA používaným v genovém inženýrství.