Legutóbb frissítette: 2021. február 4., Sagar Aryal

• A genetikai vektorok olyan eszközök, amelyekkel idegen DNS-t juttathatunk a befogadó sejtekbe.
• A molekuláris klónozásban a vektor egy olyan DNS-molekula, amelyet hordozóként használnak idegen genetikai anyag mesterséges bejuttatására egy másik sejtbe, ahol az replikálható és/vagy kifejezhető.
• A vektorok képesek önállóan replikálódni, és jellemzően tartalmaznak a DNS manipulálását megkönnyítő tulajdonságokat, valamint egy genetikai markert a szelektív felismerésükhöz.
• A klónozáshoz rendelkezésre álló vektorok különböző típusai a plazmidok, bakteriofágok, bakteriális mesterséges kromoszómák (BAC), élesztő mesterséges kromoszómák (YAC) és emlős mesterséges kromoszómák (MAC).
• A klónozó vektorok korlátozottak az általuk hordozható inszert méretét illetően. Az inszert méretétől és felhasználásától függően választják ki az adott célra alkalmas vektort.

A klónozási vektorok alapvető jellemzői

A vektor kiválasztásától függetlenül minden vektor hordozó DNS-molekula. Ezeknek a hordozó molekuláknak általában néhány közös tulajdonsággal kell rendelkezniük, mint például:

• A gazdasejtben önreprodukálónak kell lennie.
• Egyedi restrikciós hellyel kell rendelkeznie a RE enzimek számára.
• A donor DNS fragmentum bevitele nem zavarhatja a vektor replikációs tulajdonságát.
• Meg kell rendelkeznie valamilyen markergénnel, hogy a rekombináns sejt későbbi azonosítására használható legyen (általában egy antibiotikum-rezisztencia gén, amely a gazdasejtben hiányzik).
• A gazdasejtből könnyen izolálható legyen.

A plazmidok

• A plazmidok a baktériumsejtekben jelen lévő extra kromoszómális körkörös, kettős szálú DNS replikációs elemek.
• A plazmidok mérete 5,0 kb és 400 kb között mozog.
• A plazmidokat a baktériumhívőkbe transzformációnak nevezett eljárással illesztik be.
• A plazmidok akár 10 kb méretű DNS-fragmentumot is tartalmazhatnak.
• A plazmidvektorok általában egy markergént hordoznak, amely többnyire az antibiotikum-rezisztencia génje; ezáltal a plazmidot tartalmazó sejtek a táptalajban adagolt szelektálható megfelelő antibiotikum jelenlétében növekedni fognak.

Bakteriofág

• A baktériumokat megfertőző vírusokat bakteriofágoknak nevezzük. Ezek intracelluláris obligát paraziták, amelyek a baktériumsejtben szaporodnak a gazdaszervezet egyes vagy összes enzimjének felhasználásával.
• A bakteriofágok igen nagy jelentőségű mechanizmussal rendelkeznek genomjuk baktériumsejtbe juttatására. Ezért klónozó vektorként használható nagyobb DNS-szakaszok szállítására.
• A bakteriofág genomjának nagy része nem esszenciális, és idegen DNS-sel helyettesíthető.
• A bakteriofágot vektorként használva akár 20 kb méretű DNS-töredék is transzformálható.

Bakteriális mesterséges kromoszómák (BAC)

• A bakteriális mesterséges kromoszómák (BAC) olyan egyszerű plazmidok, amelyeket nagyon nagy, 75 és 300 kb közötti méretű DNS-töredékek klónozására terveztek.
• A BAC-k alapvetően marker-szerű látnivalókkal rendelkeznek, például antibiotikum-rezisztencia génekkel és egy nagyon stabil replikációs origóval (ori), amely elősegíti a plazmid eloszlását a bakteriális sejtosztódás után, és a plazmid kópiaszámát sejtenként egy vagy két példányban tartja.
• A BAC-okat alapvetően a szervezetek genomjának szekvenálásához használják a genomprojektekben (példa: a BAC-okat az emberi genomprojektben használták).
• A BAC-ok segítségével több százezer bázispárnyi DNS-darabkát lehet klónozni.

Élesztő mesterséges kromoszómák (YAC-ok)

• A YAC-ok élesztő-expressziós vektorok.
• A YAC-ok segítségével nagyon nagy DNS-darabok klónozhatók, amelyek mérete 100 kb-tól 3000 kb-ig terjed.
• A YAC-okat leginkább nagyon nagy DNS-darabok klónozására és komplex genomok fizikai feltérképezésére használják.
• A YAC-k előnyben vannak a BAC-kkal szemben a transzláció utáni módosításokat igénylő eukarióta fehérjék expressziójában.
• A YAC-k azonban köztudottan kimérikus hatást keltenek, ami miatt kevésbé stabilak a BAC-khoz képest.

Humán mesterséges kromoszómák (HAC-ok)

• A humán mesterséges kromoszómák (HAC-ok) vagy emlős mesterséges kromoszómák (MAC-ok) még fejlesztés alatt állnak.
• A HAC-ok olyan mikrokromoszómák, amelyek új kromoszómaként viselkedhetnek egy emberi sejtpopulációban.
• A HAC-ok mérete 6 és 10 Mb között mozog, amelyek az emberi kutatók által bevezetett új géneket hordozzák.
• A HAC-ok vektorként használhatók az új gének átvitelében, expressziójuk tanulmányozásában, és emlős kromoszóma funkciójuk is tisztázható ezen mikrokromoszómák segítségével emlős rendszerben.

A vektorok egyéb típusai

Minden vektor használható klónozásra, tehát klónozó vektorok, de vannak kifejezetten klónozásra tervezett vektorok is, míg mások kifejezetten más célokra, például transzkripcióra és fehérjeexpresszióra.

Expressziós vektorok

A kifejezetten a transzgén célsejtben történő kifejeződésére tervezett vektorokat expressziós vektoroknak nevezzük, és általában rendelkeznek egy promóterszekvenciával, amely a transzgén kifejeződését irányítja. Az expressziós vektorok fehérjéket állítanak elő a vektor inzertjének átírása, majd a keletkezett mRNS transzlációja révén.

Transzkripciós vektorok

A transzkripciós vektoroknak nevezett egyszerűbb vektorok csak átírásra képesek, de transzlálásra nem: a célsejtben szaporíthatók, de nem fejeződnek ki, ellentétben az expressziós vektorokkal. A transzkripciós vektorokat az inzertjük felerősítésére használják.

A vektorok felhasználása

A vektorokat sokféle felhasználásra fejlesztették ki és adaptálták. Két elsődleges felhasználási terület:

(1) egy nagyobb genom töredékeinek izolálására, azonosítására és archiválására

(2) meghatározott gének által kódolt fehérjék szelektív kifejezésére.

A vektorok voltak az első géntechnológiában használt DNS-eszközök, és ma is a technológia sarokkövei.

A vektorok a géntechnológia első DNS-eszközei voltak, és ma is a technológia sarokkövei.