Last Updated on February 4, 2021 by Sagar Aryal

• Genetische vectoren zijn vehikels voor het leveren van vreemd DNA in ontvangende cellen.
• In moleculair klonen is een vector een DNA-molecule die wordt gebruikt als een voertuig om vreemd genetisch materiaal kunstmatig in een andere cel te brengen, waar het kan worden gerepliceerd en/of tot expressie kan worden gebracht.
• Vectoren kunnen autonoom repliceren en bevatten doorgaans kenmerken om de manipulatie van DNA te vergemakkelijken, evenals een genetische marker voor hun selectieve herkenning.
• De verschillende soorten vectoren die voor het klonen beschikbaar zijn, zijn plasmiden, bacteriofagen, bacteriële kunstmatige chromosomen (BAC’s), gistkunstmatige chromosomen (YAC’s) en zoogdierkunstmatige chromosomen (MAC’s).
• De kloneringsvectoren zijn beperkt in de grootte van de insert die zij kunnen dragen. Afhankelijk van de grootte en de toepassing van de insert wordt de geschikte vector voor een bepaald doel geselecteerd.

Essentiële kenmerken van kloneringsvectoren

Ongeacht de keuze van een vector zijn alle vectoren drager-DNA-moleculen. Deze dragermoleculen moeten in het algemeen enkele gemeenschappelijke kenmerken hebben, zoals:

• Zij moeten zichzelf in de gastheercel kunnen repliceren.
• Zij moeten een unieke restrictieplaats voor RE-enzymen bezitten.
• Inbreng van een donor-DNA-fragment mag de replicatie-eigenschappen van de vector niet verstoren.
• Het moet een of ander merkergen bezitten zodat het kan worden gebruikt voor latere identificatie van de recombinante cel (gewoonlijk een antibiotica-resistentiegen dat afwezig is in de gastheercel).
• Het moet gemakkelijk kunnen worden geïsoleerd uit de gastheercel.

Plasmiden

• Plasmiden zijn extra chromosomale cirkelvormige dubbelstrengs DNA-replicerende elementen die aanwezig zijn in bacteriële cellen.
• Plasmiden hebben een grootte die varieert van 5,0 kb tot 400 kb.
• Plasmiden worden in bacteriële cellen ingebracht door middel van een proces dat transformatie wordt genoemd.
• Plasmiden kunnen een insert-grootte van maximaal 10 kb DNA-fragment herbergen.
• General dragen plasmide vectoren een marker gen dat meestal een gen voor antibiotica resistentie is; waardoor elke cel die de plasmide bevat zal groeien in aanwezigheid van de selecteerbare overeenkomstige antibioticum geleverd in de media.

Bacteriofaag

• De virussen die bacteriën infecteren worden bacteriofaag genoemd. Dit zijn intracellulaire obligate parasieten die zich in bacteriële cellen vermenigvuldigen door gebruik te maken van sommige of alle enzymen van de gastheer.
• Bacteriofagen hebben een zeer belangrijk mechanisme voor het overbrengen van hun genoom in bacteriële cellen. Daarom kan het worden gebruikt als kloneringsvector om grotere DNA-segmenten af te leveren.
• Het grootste deel van het bacteriofaaggenoom is niet-essentieel en kan worden vervangen door vreemd DNA.
• Met bacteriofaag als vector kan een DNA-fragment met een grootte tot 20 kb worden getransformeerd.

Bacteriële kunstmatige chromosomen (BAC’s)

• Bacteriële kunstmatige chromosomen (BAC’s) zijn eenvoudige plasmiden die zijn ontworpen om zeer grote DNA-fragmenten te klonen, variërend in grootte van 75 tot 300 kb.
• BAC’s hebben in principe markerachtige vizieren zoals antibiotica-resistentiegenen en een zeer stabiele oorsprong van replicatie (ori) die de verspreiding van plasmide na bacteriële celdeling bevordert en het plasmide-kopie-aantal op één of twee per cel houdt.
• BAC’s worden hoofdzakelijk gebruikt bij het sequencen van het genoom van organismen in genoomprojecten (voorbeeld: BAC’s werden gebruikt in het menselijk-genoomproject).
• Zeer dan honderdduizend DNA-fragmenten van een basispaar kunnen met behulp van BAC’s worden gekloond.

Yeast artificial chromosomes (YAC’s)

• YAC’s zijn expressievectoren voor gist.
• Er kunnen zeer grote DNA-fragmenten, variërend in grootte van 100 kb tot 3000 kb, met behulp van YAC’s worden gekloond.
• Heel vaak worden YAC’s gebruikt voor het kloneren van zeer grote DNA-fragmenten en voor het fysiek in kaart brengen van complexe genomen.
• YAC’s hebben een voordeel ten opzichte van BAC’s bij het tot expressie brengen van eukaryote eiwitten die post translationele modificaties vereisen.
• Maar, YAC’s zijn bekend om chimerische effecten te produceren waardoor ze minder stabiel zijn in vergelijking met BAC’s.

Menselijke kunstmatige chromosomen (HAC’s)

• Menselijke kunstmatige chromosomen (HAC’s) of kunstmatige chromosomen van zoogdieren (MAC’s) zijn nog steeds in ontwikkeling.
• HAC’s zijn microchromosomen die kunnen fungeren als een nieuw chromosoom in een populatie van menselijke cellen.
• HAC’s variëren in grootte van 6 tot 10 Mb die nieuwe genen dragen die door menselijke onderzoekers zijn geïntroduceerd.
• HAC’s kunnen worden gebruikt als vectoren in de overdracht van nieuwe genen, het bestuderen van hun expressie en zoogdieren chromosomale functie kan ook worden opgehelderd met behulp van deze microchrosomen in zoogdiersysteem.

Andere soorten vectoren

Alle vectoren kunnen worden gebruikt voor het klonen en zijn derhalve kloneringsvectoren, maar er zijn ook vectoren die speciaal voor het klonen zijn ontworpen, terwijl andere specifiek voor andere doeleinden, zoals transcriptie en eiwitexpressie, kunnen zijn ontworpen.

Expressievectoren

Vectoren die speciaal zijn ontworpen voor de expressie van het transgen in de doelcel worden expressievectoren genoemd, en hebben in het algemeen een promotorsequentie die de expressie van het transgen aanstuurt. Expressievectoren produceren eiwitten door transcriptie van de vectorinzet, gevolgd door vertaling van het geproduceerde mRNA.

Transcriptievectoren

Simpelere vectoren, transcriptievectoren genaamd, kunnen alleen worden getranscribeerd, maar niet vertaald: zij kunnen in een doelcel worden gerepliceerd, maar niet tot expressie worden gebracht, in tegenstelling tot expressievectoren. Transcriptievectoren worden gebruikt om hun insert te amplificeren.

Toepassingen van vectoren

Vectoren zijn ontwikkeld en aangepast voor een breed scala van toepassingen. Twee primaire toepassingen zijn:

(1) om fragmenten van een groter genoom te isoleren, te identificeren en te archiveren

(2) om selectief proteïnen tot expressie te brengen die door specifieke genen worden gecodeerd.

Vectoren waren de eerste DNA-hulpmiddelen die bij genetische manipulatie werden gebruikt, en zijn nog steeds hoekstenen van de technologie.