組換えDNA技術にバクテリアが使われる理由

組換えDNA技術とは、2つの種のDNAを結合して宿主生物に挿入し、新しい遺伝子の組み合わせを作り出す方法です。

組換えDNAの生産に使用される実験室のプロセスは、分子クローニングです。

PCRにより目的のDNA断片を複製し、プラスミドに挿入する。

組み替えられたプラスミドは宿主生物に形質転換され、組み替えられたプラスミドのコピーが大量に生産される。

組換えDNA技術で使用される宿主生物は細菌であり、宿主として使用される理由はいくつかある。

組換えDNA技術とは

組換えDNA技術とは、特定の生物に所望の特性を持たせた組換えDNA分子を作製するために用いられる分子生物学的手法です。

分子クローニングは、PCRと結合して大量の組換えDNAを作製するために用いられる実験技術です。

分子クローニングのプロセスは、以下に示す7つのステップから構成されています。

宿主生物とクローニングベクターの選択 – 宿主生物は主に細菌です。クローニングベクターの選択は、宿主生物の選択、外来DNA断片の大きさ、発現レベルなどに依存する。
ベクターDNAの調製 – クローニングベクターを制限酵素で消化し、外来DNA断片と相性の良い末端を作る。
クローニングする DNA の調製 – クローニングする DNA 断片を PCR で増幅し、制限酵素で消化して、クローニングベクターと適合する末端を作製することができる。
組換えDNAの作製 – 消化されたクローニングベクターとPCR断片をDNAリガーゼで処理し、ライゲーションする。
組換えDNAの宿主生物への導入-組換えDNA分子を細菌に形質転換し、多数の複製を得る。
形質転換体の選択 – 抗生物質耐性などの選択マーカーを用いて、培養中の形質転換体を選択することができる。
1. 目的のDNAを持つクローンのスクリーニング – ブルーホワイトスクリーニングシステム、PCR、制限酵素断片分析、核酸ハイブリダイゼーション、DNAシークエンス、抗体プローブなどを用いて、目的のDNA断片を持つクローンをスクリーニングすることができる。

図1に組換えDNA技術のステップを示す。

図1：組換えDNA技術

細菌は組換えDNAを大量に生産する「工場」となる。

組換えDNA技術でバクテリアが宿主として使われるのには、いくつかの理由があります。

それらは以下の通りです。

1.バクテリアの細胞は、実験室での増殖、維持、操作が容易です。

細菌は増殖条件が単純であり、シャーレで供給できる。

インキュベーターの中で簡単に増殖条件を整えることができる。

また、細胞内の外来DNAを許容することができる。
2.増殖が早い。

バクテリアは小さな生物であるため、複雑な細胞種に比べて増殖が速い。

細胞分裂の速度が速い。
1. プラスミドと呼ばれる細菌の染色体外の要素は操作可能であり、細胞内への組換えDNAの運搬体として使用することができる。プラスミドは、バクテリアから分離して外来DNAを挿入し、再びバクテリアに形質転換することができる。
クローン化された組換えプラスミドは、バクテリアから容易に単離することができる。

プラスミドDNAは、バクテリアの細胞溶解により、実験室での容易なプロセスで単離することができる。

図2に、組換えDNA技術におけるバクテリアの利用法を示す。

図2：組換えDNA技術におけるバクテリアの利用法

大腸菌が最も多く使われているのは、以下の理由によります。

大腸菌のゲノムはよく研究されており、比較的単純です。大腸菌のゲノムはよく研究されており、比較的単純で、4,400の遺伝子しか持っていない。大腸菌のゲノムはよく研究されており、比較的単純です。大腸菌のゲノムはよく研究されており、遺伝子は4,400個と比較的単純です。
大腸菌は増殖速度が速い。大腸菌は増殖速度が速く、20分以内に急速に複製される。そのため、対数期（中位～最大濃度）を得ることが容易です。
多くの大腸菌は、適度な衛生管理がなされており、安全に取り扱うことができる。
コンピテントセル（外来 DNA を取り込むことのできる細胞）の調製や組換え分子の形質転換が大腸菌で容易に行える。

組換え DNA 技術は、生物に所望の特性を導入するために用いられる。

細菌は、増殖や操作が容易であること、細胞分裂が速いこと、簡便であること、形質転換体の選択とスクリーニングが可能であることなど、多くの理由から組み換えDNA技術のモデルとして使用されています。