Molekularbiologie in der Fischzucht (mit Diagramm)
In diesem Artikel werden wir über die Molekularbiologie in der Fischzucht diskutieren.
Die Entdeckung der rekombinanten DNA-Technologie hat in der modernen Molekularbiologie eine Revolution vollzogen. Durch diese Technik können große Mengen an Proteinen, die in Spuren vorhanden sind, sowie andere biologisch aktive Substanzen durch Biotechnologie erzeugt werden, und diese gentechnisch hergestellten Makromoleküle haben sehr geringe Nebenwirkungen.
Es kann auch zur Durchführung einer diagnostischen in situ-Hybridisierung verwendet werden. Diese Technik hilft auch, Gene zu isolieren und zu identifizieren, die für Erbkrankheiten verantwortlich sind.
Im Jahr 1983 machte rekombinant hergestellter Plasminogenaktivator (rt PA) eine paradigmatische Verschiebung der Therapie des Myokardinfarkts (Herzinfarkt). Durch die Verwendung der rekombinanten DNA-Technologie sind viele andere Produkte wie Hirudin, Superoxiddismutase, Urokinase, Prokinase usw. auf dem Markt.
In der Aquakultur, insbesondere in der induzierten Zucht, wird die Verwendung von Roh-Piscian- und Säugetier-Hypophysen verwendet. Der Hypophysenextrakt enthält Gonadotropin-Wachstumshormone und deren Freisetzungsfaktoren. Sie werden in übermäßigen Mengen für die Fischzucht benötigt.
Diese Polypeptide sind zu groß, um chemisch synthetisiert zu werden, und diese Polypeptide können biotechnologisch durch Manipulation von DNA erzeugt werden, haben geringste Nebenwirkungen und sind besser als synthetisch hergestellte Analoga, die bereits für die Massenzucht verwendet werden.
In letzter Zeit wurde in der Fischzucht erfolgreicher Erfolg erzielt, indem viele quantitative Merkmale wie Eizendurchmesser, Wachstumsrate des Körpergewichts, Körperlänge und Hyperimmunität bei Fischen wie Tilapia zillii und Oreochromis niloticus einfach durch Injektion von Shark-DNA in den Muskel durch eine Spritze erzielt wurden.
Die statistisch amplifizierte polymorphe DNA (RAPD) -Analyse zeigte, dass polymorphe Fragmente zwischen 54, 55% für Primer 1 (5'-ACC GGG AACG - 3 ') und 14, 29% für Primer 2 (5'-ATGACCTTGA-3') variierten, wie von Sudha berichtet et al., 2001, El-Zaeem & Assem, 2004 und Assem 2, EL-Zaeem, 2005.
Fischproteine werden heutzutage auch in der Medizin verwendet. Protamin wird verwendet, um die Antikoagulation während einer Herzoperation und Katheterisierung umzukehren. Lachs-Calcitonin ist besser als Säuger-Calcitonin für die Behandlung von Morbus Paget und bestimmten Formen von Osteoporose. Fischfrostschutzprotein wird bei der Kryokonservierung von menschlichen Organen sowie bei der Konservierung von Lebensmitteln verwendet.
Die Zellkultivierung und die rekombinante DNA-Technologie bei Fischen sind langsam und müssen weiter untersucht werden. Fischgene für einige potenzielle Produkte wurden jedoch in Bakterien und Hefe exprimiert. Die Produktion von Lachs-Calcitonin und Frostschutzproteinen wurde in mikrobiellen Zellen untersucht.
Es besteht ein großer Bedarf, ein Gen oder eine mRNA für das Polypeptid zu erhalten, wie z. B. Fisch-Gonadotropin-Wachstumshormone, Cytokinin, Protamin, Calcitonin und Frostschutzprotein usw. Sobald das Gen / die mRNA synthetisiert ist, kann sie durch das Enzym Reverse Transkriptase in cDNA umgewandelt werden .
Sobald die cDNA für ein bestimmtes Protein erhalten wurde, konnte durch DNA-Klonierung (eine Technik, die zur Herstellung großer Mengen eines spezifischen DNA-Fragments zur Herstellung von Millionen Kopien eines DNA-Fragments durch Routine-Bakterien-Klonierungstechniken verwendet wird) eine große Menge an DNA erhalten werden.
Das DNA-Fragment unseres Interesses kann in Bakterien oder Viren (in Bakterien replizieren, Bakteriophagen) oder künstlich entwickelte Vektoren, die als Cosmide bezeichnet werden, in das Plasmid (als extrachromosomal selbst replizierende Körper vorhanden) eingebracht oder inseriert werden.
Zur Insertion wird die DNA des Vektors durch Endonucleasen geschnitten und die cDNA wird inseriert und schließlich durch Enzyme verbunden, die als DNA-Ligasen bekannt sind. Das Produkt enthält jetzt ein DNA-Stück in der Vektor-DNA, daher wird die Technik als rekombinante DNA bezeichnet. Dieser Vektor wird dann in einem geeigneten Wirt entweder Bakterien, Säugetierzellen oder Piscinzellkulturen amplifiziert.
Die Größe des Klonens ist begrenzt. Das Plasmid kann 15000 bp, Phagen bis 25000 bp und Cosmide bis 45000 bp aufnehmen. Die Größe wurde durch die als künstliche Hefechromosomen (YAC) bekannte Technik überwunden.
Watson und Crick (1953) beschrieben DNA als Doppelstrang-Helix-Struktur (Abb. 38.1). Die DNA ist ein Polynukleotidmolekül. Die Nukleotide sind durch eine Phosphodiesterbindung miteinander verbunden. Es hat eine riesige Größe und jedes Chromosom ist ein kontinuierliches DNA-Molekül. Das Molekül besteht aus einer Base, einem Desoxyribosezucker und einem Phosphat. Die genetische Information, die das Individuum vererbt, wird in DNA kodiert.
Die zwei Ketten der DNA, eine ist 5'-3 'und eine andere ist 3'-5' in Richtungen, dh die beiden Ketten stehen sich gegenüber. Die Richtung ist wichtig, da die Replikation der DNA von 5 'nach 3' beginnt und sich auch die für die Genregulation wesentliche Sequenz am 5'-3'-Ende des Gens befindet. Die Wasserstoffpaarung zwischen Basen ist spezifisch, Adenin (A) paart immer mit Thymin (T) und Guanin (G) paart immer mit Cytosin in der DNA.
DNA hat ein weiteres charakteristisches Merkmal, dass die beiden Stränge getrennt werden könnten, wenn die Temperatur auf 95 ° C erhöht wird. Dies wird als Denaturierung bezeichnet. Diese beiden getrennten Stränge können zu einer ursprünglichen Struktur verbunden werden, wenn die Temperatur auf 55 ° C abgesenkt wird. Dieses Phänomen wird als Hybridisierung oder Tempern bezeichnet. Dieses charakteristische Merkmal ist für die rekombinante DNA-Technologie wichtiger.
Das zentrale Dogma der Molekularbiologie besteht darin, dass DNA unter Verwendung von DNA als Templat mRNA erzeugt. Der Vorgang wird als Transkription bezeichnet. Die mRNA ist für die Proteinbildung verantwortlich, das als Translation bezeichnete Phänomen, und die Proteinsynthese ist die Zellfunktion (Abb. 38.2).
Die Bildung von mRNA ist kompliziert, während der Reifung der mRNA werden die Introns herausgespleißt und die Exons neu angeordnet. Die mRNA kommt aus dem Kern heraus, um ein spezifisches Protein zu kodieren. Vor dem Eintritt in das Zytoplasma bildet die mRNA am 5'-Ende eine methylierte Kappe und am 3'-Ende einen Poly (A) -Schwanz. Die Kappe ist essentiell für den Beginn der Translation und der Poly-A-Schwanz im 3'-Bereich ist für Botschaften im Zytoplasma unerlässlich (Abb. 38.3).
Ein Durchbruch in der Molekularbiologie, als die RNA im Retrovirus entdeckt wurde, kann durch das Enzym Reverse Transkriptase in DNA umgewandelt werden. Die Entdeckung ist das Rückgrat der Rekombinanten. DNA-Technologie. Die mRNA kann mit Hilfe des Enzyms Reverse Transcriptase in cDNA (komplementäre DNA) umgewandelt werden (Abb. 38.4).
Mit anderen Worten, es ist also möglich, mRNA in komplementäre DNA (cDNA) zu übersetzen, indem mRNA als Template verwendet wird. Die so gebildete cDNA enthält geeignete komplementäre Basen für mRNA, außer natürlich, dass Thymin Uracil ersetzt. Die von mRNA abgeleitete cDNA wird heutzutage bei der Diagnose vieler Krankheiten verwendet, indem sie radioaktiv markiert wird.
Die reverse Transkriptase hilft auch beim Klonieren eines Gens. Das erste Gen wurde in Stanford geklont und dann wurde zunächst ein Molekül rekombinanter DNA-Technologie gebildet, eine Revolution in der Molekularbiologie. Die Entdeckung von Endonukleasen oder Restriktionsenzymen trägt dazu bei, die DNA in bis zu 3 bis 8 Nukleotide zu schneiden.
Die Endonukleasen wurden aus etwa 400 Bakterienstämmen erhalten, und diese Enzyme können etwa 100 verschiedene Stellen in der DNA erkennen. Einige Endonucleasen sowie ihre Erkennungsstellen sind (Abb. 38.5).
Abb. 38.5 Die von Restriktionsendonukleasen befallenen Substrate sind palandrome Sequenzen. Die Palandromik liest dasselbe aus Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, z. B. MADAM. Das beste Beispiel für ein eingeschränktes Enzym ist EcoR1 aus dem E. coli-Stamm Ry13. Das EcoR1 greift die Nukleotidsequenz GAATTC, CTTAAG an.
Die DNA-Ligasen helfen dabei, das Insert in der DNA des Vektors und Vektors mit der Original- und Insert-DNA zu verbinden, wobei die DNA in dem geeigneten Wirt amplifiziert werden kann. Sanger und Coulson (1975) und Maxim und Gilbert (1977) entwickelten Verfahren zur schnellen Sequenzierung von DNA und RNA. Jetzt ist eine Polymerase-Kettenreaktion (PCR) verfügbar, die 1.000.000 Kopien eines DNA-Fragments in 3 bis 4 Stunden und Milliarden Kopien in 24 Stunden bereitstellen kann.
Mit diesen Techniken kann die Aquakultur verbessert und Fischprotein biotechnologisch hergestellt werden. Daher sind umfangreiche Forschungen in diesen Bereichen für die Genexpression unerlässlich, entweder in Bakterien, Viren oder Fischzellkulturen.
