חיתוך DNA על ידי אנזימי הגבלה
לאנזימי הגבלה יכולת לחתוך באופן מבוקר את ה-DNA למקטעי DNA קצרים. מקורם של אנזימי ההגבלה הוא בחיידקים, שם תכליתם היא לחתוך DNA של וירוסים (בקטריופאג'ים) מסוימים התוקפים את החיידקים, ובכך להגביל את התרבותם בחיידקים. כיום ידועים כמה מאות אנזימים כאלה. העוסקים בהנדסה גנטית משתמשים באנזימי ההגבלה כדי לחתוך במבחנה DNA לצורך קבלת מקטעי DNA קצרים המסייעים בביצוע מספר תהליכי יסוד בהנדסה גנטית.
יצירת פלסמיד רקומביננטי
הרופא סטנלי כהן והמדען הרברט בויר הגו שיטה ניסיונית שאפשרה בידוד וריבוי של מקטע DNA קצר בחיידקים. בידוד מקטע DNA וריבוי שלו באורגניזם דוגמת החיידק נקרא שיבוט (DNA cloning). בשיבוט בו מעורבים תאים נוצר שבט חדש של תאים רבים זהים גנטית, שבכל אחד מהם מקטע DNA מבודד. הניסיון החלוצי שהגו כהן ובויר שינה את פני הביולוגיה כולה עד לבלי הכר. באילו כלים וגישות השתמשו כהן ובויר כדי להשיג שיבוט מקטע DNA? על כך באנימציה שלפניכם…
הגברה ושיבוט באמצעות שיטת ה-PCR
שיטת ה-PCR פותחה בשנת 1983 ע"י החוקר קרי מוליס (Kary Mullis) וזיכתה אותו בפרס נובל. PCR משמעותו Polymerase Chain Reaction, או בעברית "תגובת השרשרת של האנזים DNA פולימראז". אנזים זה משתתף באופן טבעי בתהליך שכפול ה-DNA בתא.
בעזרת שיטת ה-PCR אפשר לשכפל תוך זמן קצר מיליוני עותקים של קטע DNA רצוי, מתוך מולקולת DNA שיכולה להכיל גנים רבים. שיטה זו שינתה ללא הכר לא רק את פני הביולוגיה המולקולארית אלא גם את פני הרפואה והרפואה המשפטית ואפילו את חקר המאובנים. מה הם עקרונותיה ומהותה של שיטת ה-PCR? על כך באנימציה שלפניכם…
הכנה ושימוש בספרייה גנומית
איך משבטים ומאתרים גן שאחראי לתכונה מסוימת מתוך כלל ה-DNA בתא? לצורך שיבוט ואיתור גן מסוים נהגו חלוצי שיבוט גנים לבודד ולהרבות (לשבט) במקביל גנים ומקטעי DNA המייצגים את כלל הגנום. אוסף גדול של מקטעים מהגנום המצוי בתוך עותקים של נשא נקרא ספרייה גנומית. בשל מימדיו הגדולים של אוסף מקטעים שכזה, כדי לאתר בספריה את מקטע ה-DNA ובו הגן הרצוי יש צורך להשתמש ב"אמצעים מיוחדים", הסבר אודותיהם באנימציה שלפניכם…
הכנה ושימוש בספריית DNA משלים
שיבוט גנים שלמים ושימוש בהם יכול להיות מלווה בקשיים בשל גודלם של הגנים. גודלם של הגנים מוכתב בין היתר על ידי נוכחות רצפים המקודדים לאינטרונים. לרוב אין עניין מיוחד באינטרונים מכיוון שאינם מיוצגים בRNA השליח שבו מצוי המידע לייצור החלבון. המידע הגנטי ב-RNA השליח מספיק כדי לחקור הרבה מתפקודי הגן. לכן, ניצול RNA- שליח לחקר גנים ולצורך יישומים אחרים הוא נוח. אולם, "אליה וקוץ בה": RNA הוא חד-גדילי ולכן לא ניתן לשבטו באמצעות נשאים. כיצד ניתן להתגבר על מגבלה זו? באמצעות אילו כלים? על כך באנימציה שלפניכם…
קביעת רצף הנוקליאוטידים ב-DNA
לאחר שיבוט גן או DNA- משלים מעוניינים לדעת האם הוא מקודד לחלבון שלם. כמו כן מעוניינים לדעת האם הגן ששובט דומה לגן אחר, מהם תפקידיו של הגן בתא והאם הוא מעורב במחלה כלשהי. צעד ראשון לצורך מתן תשובות לשאלות אלה ואחרות הוא קביעת רצף הנוקליאוטידים של הגן ששובט. כיצד עושים זאת? על כך באנימציה שלפניכם…
שימוש בשבבי DNA לאפיון ביטוי גנים
תהליך איתורם של תפקידי הגן הוא תהליך ארוך. בתהליך זה נעזרים גם באפיון ביטוי גנים. העניין הרב שיש באפיון ביטויי גן נובע מכך שגן עשוי להתבטא רק בחלק מהתאים של האורגניזם. יתרה מכך, ביטוי גן מתקיים לעיתים בעיתוי מוגדר בלבד. אתגר גדול עוד יותר הוא חקר של ביטוי גנים רבים במקביל. חקר במקביל של גנים רבים עשוי להיות רלוונטי להבנת תרומת הגנים להתנהגות תאים שונים במצבים שונים. מהי אחת השיטות המתוחכמות המאפשרת להתמודד עם אתגר זה? על כך באנימציה שלפניכם…
החדרת גנים לצמחים באמצעות חיידק האגרובקטריום
כדי לבחון תפקידי גן בהקשרים של תהליכים התפתחותיים, תהליכים התנהגותיים ואפילו בהקשר של עמידות למחלות, יש לשאוף ולבטא גן ביטוי יתר באורגניזם השלם. אורגניזם הנושא בכל תא מתאיו "גן שהוחדר מבחוץ" נקרא אורגניזם טרנסגני, והגן הנוסף המשובץ בגנום נקרא טרנסגן. חוקרי הצמחים במחצית השנייה של המאה ה-20 חיפשו דרכים יעילות להחדרת DNA רצוי לתאי צמח בתרבית במטרה לקבל צמח טרנסגני. בשנות ה-70 התברר כי חיידק בשם אגרובקטריום (Agrobacterium tumefaciens) מדביק תאי צמח ומחדיר לתוכם מקטע DNA, ובשל כך הוא כונה "המהנדס הגנטי הטבעי הקדום ביותר". כיצד ניתן לרתום את חיידק האגרובקטריום ככלי להחדרת DNA רצוי לתאי צמח? על כך באנימציה שלפניכם…