Hoe werkt genetische modificatie van bacteriën met plasmiden?

Bacteriën bezitten plasmiden, cirkelvormige stukjes DNA, die ze onderling kunnen uitwisselen. Deze plasmiden worden door biotechnologen gebruikt om de genetische informatie van een ander organisme op te slaan. De plasmide bevat dan een stukje DNA van een ander organisme. Hoe dat precies werkt zie je in onderstaande tekening.

Het cirkelvormig plasmide wordt opengeknipt met speciale enzymen, zogenaamde restrictie enzymen. Deze restrictie enzymen knippen slechts in één bepaalde volgorde van nucleotiden. In de figuur knipt Eco-R1, een restrictie enzym, altijd tussen G en A in de sequentie GAATTC. Als het in te brengen stukje DNA ook met dit restrictie enzym geknipt wordt, zullen de knipplaatsen van plasmide en het in te brengen DNA precies aan elkaar passen.

Na het knippen worden de opengeknipte plasmide en het in te brengen stukje DNA bij elkaar gebracht. Door toevoeging van DNA ligase wordt het DNA weer aan elkaar geplakt.Je krijgt dan een plasmide met het ingebrachte nieuwe DNA. Niet alle DNA wordt juist aan elkaar geplakt. De plasmides kunnen ook weer sluiten zonder dat er DNA is ingebouwd of de in te brengen stukjes DNA plakken aan elkaar vast. Dit zijn de zogenaamde mismatchen.

Het nieuwe DNA in de plasmide, het recombinante plasmide, kan weer door bacteriën worden opgenomen. Het ingebrachte nieuwe DNA wordt tot expressie gebracht in de bacterie. Als het ingebrachte stuk DNA bijvoorbeeld een gen is voor het menselijk eiwit insuline, dan zal de bacterie in staat zijn het menselijk insuline te produceren. Zo kan een bacterie dus stoffen maken die normaal niet door een bacterie gemaakt kunnen worden.

Illustratie afkomstig van Acces Excellence