Cơ sở của tổng hợp DNA và tổng hợp gen
Tổng hợp DNA nhân tạo, một công cụ cơ bản của sinh học tổng hợp, cho phép các nhà khoa học tạo ra các phân tử DNA của hầu như bất kỳ trình tự nào mà không cần khuôn mẫu. Quá trình xây dựng bắt đầu bằng việc tổng hợp từng bazơ của oligonucleotide (oligos), sau đó là lắp ráp thành các đoạn DNA mạch kép (dsDNA). Các đoạn DNA tùy chỉnh này có thể được sử dụng trực tiếp, nhân bản thành các vectơ hoặc lắp ráp thành các cấu trúc lớn hơn để phục vụ nhiều mục đích nghiên cứu khác nhau (xem bảng bên dưới).
|
Loại DNA tổng hợp |
Cấu trúc |
Sử dụng nghiên cứu |
|
Oligonucleotide |
Sợi đơn, <150 nt |
• Mồi cho PCR hoặc giải trình tự • Nhân bản thành các vectơ cho các nhóm oligo • Đầu dò qPCR • Lắp ráp thành các đoạn DNA |
|
Đoạn DNA
|
Sợi đôi, tuyến tính |
• Mẫu hiến tặng để chỉnh sửa gen • Mẫu để phiên mã trong ống nghiệm • Tiêu chuẩn qPCR • Lắp ráp các đoạn DNA lớn hơn • Nhân bản thành các vectơ để biểu hiện gen |
|
Sản phẩm gen nhân bản |
Sợi đôi, tròn |
• Sản xuất protein tái tổ hợp • Biểu hiện gen chuyển gen • Cấu trúc gRNA để chỉnh sửa CRISPR |
So với các kỹ thuật sinh học phân tử cổ điển như đột biến định hướng vị trí, công nghệ tổng hợp gen tạo ra các trình tự mới với sự kết hợp vô song giữa tốc độ, độ chính xác và tính linh hoạt. Dưới đây, chúng ta sẽ khám phá cách tạo ra các đoạn DNA tuyến tính và được nhân bản và thảo luận về các yếu tố cần xem xét để thúc đẩy thành công của dự án.
Quy trình tổng hợp DNA
Một dự án tổng hợp gen có cả thành phần phòng thí nghiệm ướt và khô. Có thể chia thành các bước sau:
1. Xác định mục tiêu dự án
2. Thiết kế trình tự
3. Tổng hợp oligo
4. Lắp ráp oligo thành các đoạn thẳng và các cấu trúc lớn hơn (nếu có)
5. Xác minh trình tự của đoạn gen hoặc sản phẩm nhân bản
Xem thêm: A Beginner’s Guide to Artificial DNA Synthesis
