Molekylärbiologi i fiskuppfödning (med diagram)

I denna artikel kommer vi att diskutera molekylärbiologi i fiskuppfödning.

Upptäckten av rekombinant DNA-teknik har gjort en revolution i den moderna molekylärbiologin. Genom denna teknik kan stora mängder proteiner närvarande i spårmängd såväl som andra biologiskt aktiva substanser genereras genom bioteknik och dessa genetiskt manipulerade makromolekyler har väldigt lilla bieffekter.

Det kan också användas för att utföra diagnostisk in situ hybridisering. Denna teknik hjälper också till att isolera och identifiera gener som är ansvariga för ärftliga sjukdomar.

1983 gjorde en rekombinant tillverkad plasminogenaktivator (rt PA) ett paradigmatiskt skifte i terapin av hjärtinfarkt (hjärtinfarkt). Nu med användning av rekombinant DNA-teknik finns många andra produkter, såsom hirudin, superoxiddismutas, urokinas, prokinas etc. på marknaden.

I vattenbruk, särskilt i framkallad avel, används användningen av råa piskar och pattarier av däggdjur. Hypofysextraktet innehåller gonadotropintillväxthormoner och frigörande faktorer. De krävs i överflödiga kvantiteter för fiskuppfödningen.

Dessa polypeptider är för stora för att syntetiseras kemiskt och dessa polypeptider kan genereras biotekniskt genom manipulering av DNA, kommer att ha minst bieffekter och kommer att vara bättre istället för syntetiskt framställda analoger som redan används för massavel.

Nyligen har framgång uppnåtts i fiskuppfödning vid förbättring av många kvantitativa tecken såsom äggdiameter, kroppsvikttillväxt, kroppslängd och hyperimmunitet i fisk som Tilapia zillii och Oreochromis niloticus genom att enkelt injicera Shark DNA i muskler genom spruta.

Den randomiserade amplifierade polymorfa DNA-analysen (RAPD) visade att polymorfa fragment varierade mellan 54, 55% för primer 1 (5'-ACCGGG AACG-3 ') och 14, 29% för primer 2 (5'-ATGACCTTGA-3') som rapporterats av Sudha et al, 2001, El-Zaeem & Assem, 2004 och Assem 2 EL-Zaeem, 2005.

Fiskproteiner används idag också i medicin. Protamin används för att reversera antikoagulering under hjärtkirurgi och kateterisering. Salmoncalcitonin är bättre än däggdjurscalcitonin för behandling i Pagets sjukdom och viss form av osteoporos. Fiskskyddsmedelsprotein används vid kryopreservering av mänskliga organ, liksom för konservering av livsmedel.

Cellodling och rekombinant DNA-teknik i fiskar är långsam och behöver en mer omfattande studie. Fiskgener för vissa potentiella produkter har emellertid uttryckts i bakterier och jäst. Produktion av laxkalcitonin och frostskyddsproteiner har undersökts i mikrobiella celler.

Det finns ett stort behov av att erhålla gen eller mRNA för polypeptiden, såsom fiskgonadotropintillväxthormoner, cytokinin, protamin, kalcitonin och antifrysprotein etc. När genen / mRNA syntetiserats kan den omvandlas till cDNA genom enzymet omvänd transkriptas .

När cDNA erhållits för ett visst protein, kan man genom DNA-kloning (en teknik som används för att producera stora mängder av ett specifikt DNA-fragment för att producera miljoner kopior av ett DNA-fragment genom rutinmässiga bakteriekloningstekniker) uppnå en stor mängd DNA.

DNA-fragmentet av vårt intresse kan introduceras eller införas i plasmiden (närvarande som extrakromosomala självreplikerande kroppar) i bakterier eller virus (replikera i bakterier, bakteriofager) eller artificiellt utvecklade vektorer som kallas kosmider.

För införande skärs DNA-sekvensen av vektorn genom endonukleaser och cDNA införs sedan och slutligen förenas med enzymer som är kända som DNA-ligaser. Produkten innehåller nu en DNA-bit i vektor-DNA, sålunda är tekniken känd som rekombinant DNA. Denna vektor amplifieras sedan i en lämplig värd antingen bakterier, däggdjurscell eller piscincellodling.

Storleken på kloning är begränsad. Plasmiden rymmer 15000 bp, fager upp till 25000 bp och kosmider upp till 45000 bp. Storleken har övervinnats med tekniken känd som jäst-artificiella kromosomer (YAC).

Watson och Crick (1953) beskrev DNA som en dubbelsträngs helixstruktur (figur 38.1). DNA: n är en polynukleotidmolekyl. Nukleotiderna förenas genom en fosfodiesterbindning. Den har en stor storlek och varje kromosom är en kontinuerlig DNA-molekyl. Molekylen består av en bas, ett deoxiribosocker och ett fosfat. Den genetiska informationen som ärvs av individen kodas i DNA.

DNA: s två kedjor, en är 5'-3 'och en annan är 3'-5' i riktningar, dvs de två kedjorna står emot varandra. Riktningen är viktig eftersom replikation av DNA börjar från 5 'till 3' och även sekvensen som är väsentlig för genreglering är lokaliserad på 5'-3'-änden av genen. Väteparringen mellan baserna är specifik, adenin (A) parar alltid med tymin (T) och guanin (G) parar alltid med cytosin i DNA.

DNA har en ytterligare karakteristisk egenskap att de två strängarna kan separeras om temperaturen höjs till 95 ° C, detta är känt som denaturering. Dessa två separerade strängar kan förenas för att bilda originalstruktur om temperaturen sänks till 55 ° C, fenomenet är känt som hybridisering eller glödgning. Denna karakteristiska egenskap är viktigare för rekombinant DNA-teknik.

Den centrala dogmen för molekylärbiologi är att DNA ger upphov till mRNA genom att använda DNA som en mall. Processen är känd som transkription. MRNA är ansvarig för bildningen av protein, fenomenet som är känt som translation, och proteinsyntesen är cellfunktionen (figur 38.2).

Bildandet av mRNA är komplicerat, under mognad av mRNA, är intronerna utsplicade och exoner omplaceras. MRNA kommer ut ur kärnan för kodning av specifikt protein. Innan man kommer in i cytoplasman bildar mRNA-metoden i 5'-en och en poly (A) svans till 3'-ändar. Huven är väsentlig vid initiering av översättning och poly A-svans vid 3'-regionen är väsentlig för meddelanden i cytoplasman (figur 38.3).

En genombrott i molekylärbiologi som upprättades när den upptäcktes i retrovirus kan RNA omvandlas till DNA genom enzymet omvänd transkriptas. Upptäckten är ryggraden av rekombinant. DNA-teknik. MRNA kan omvandlas till cDNA (komplementärt DNA) med hjälp av enzymomvänd transkriptas (fig 38.4).

Det är med andra ord möjligt att översätta mRNA till komplementärt DNA (cDNA) genom att använda mRNA som en mall. Den så bildade cDNA innehåller lämpliga komplementära baser för mRNA förutom, naturligtvis, med tyminbytande uracil. CDNA härrörande från mRNA används numera i diagnosen av många sjukdomar genom att märka den radioaktivt.

Det omvända transkriptaset hjälper också till att klona en gen. Den första genen klonades i Stanford och första molekylen av rekombinant DNA-teknik bildades sedan, en revolution i molekylärbiologi. Upptäckten av endonukleaser eller restriktionsenzymer hjälper till att skära DNA upp till 3 till 8 nukleotider.

Endonukleaser har erhållits från omkring 400 bakteriestammar och dessa enzymer kan känna igen omkring 100 olika ställen i DNA. Några av endonukleaserna liksom deras igenkänningsställen är (fig 38.5).

Fig. 38.5 Substratet som attackeras av restriktionsendonukleaser är palandromisk sekvens. Palandromic läser samma från framåt och bakåtriktning, t.ex. MADAM. Det bästa exemplet på ett begränsat enzym är EcoRl gjord från E. coli stam Ry 13. EcoRl attackerar nukleotidsekvensen GAATTC, CTTAAG.

DNA-ligaserna hjälper till att ansluta insatsen i vektorens vektor och vektor med original och insert DNA kan amplifieras i lämplig värd. Sanger och Coulson (1975) och Maxim och Gilbert (1977) utvecklade tekniker för snabb sekvensering av DNA och RNA. Nu finns polymeras kedjereaktion (PCR), som kan ge 1 000 000 kopior av ett DNA-fragment på 3 till 4 timmar och miljarder kopior på 24 timmar.

Med hjälp av dessa tekniker kan vattenbruk förbättras och fiskprotein kan tillverkas biotekniskt. Därför är omfattande forskning i dessa linjer avgörande för genuttryck, antingen i bakterier, virus eller fiskcellskultur.