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7.12B : Sélection - Biologie

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Un marqueur sélectionnable est généralement un gène qui confère une résistance à un antibiotique qui, autrement, tuerait les cellules.

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

Identifier le but de la sélection en génie génétique

Points clés

  • L'ADN recombinant est introduit dans l'organisme à partir duquel les séquences de réplication ont été obtenues, puis l'ADN étranger sera répliqué avec l'ADN de la cellule hôte dans l'organisme transgénique.
  • La sélection génétique artificielle est le processus dans lequel les cellules qui n'ont pas absorbé l'ADN sont sélectivement tuées, et seules les cellules qui peuvent répliquer activement l'ADN contenant le gène marqueur sélectionnable codé par le vecteur sont capables de survivre.
  • Lorsque des cellules bactériennes sont utilisées comme organismes hôtes, le marqueur sélectionnable est généralement un gène qui confère une résistance à un antibiotique qui tuerait autrement les cellules, généralement l'ampicilline.

Mots clés

  • clonage moléculaire: un ensemble de méthodes expérimentales en biologie moléculaire qui sont utilisées pour assembler des molécules d'ADN recombinant et pour diriger leur réplication au sein d'organismes hôtes.
  • PCR: réaction en chaîne par polymérase

Les scientifiques qui font de la génétique expérimentale utilisent des expériences de sélection artificielle qui permettent la survie d'organismes avec des phénotypes définis par l'utilisateur. La sélection artificielle est largement utilisée dans le domaine de la génétique microbienne, en particulier le clonage moléculaire.

La recombinaison d'ADN a été utilisée pour créer des remplacements, des suppressions, des insertions et des inversions de gènes. Le clonage de gènes et le marquage de gènes/protéines sont également courants. Pour les remplacements ou les délétions de gènes, une cassette codant pour un gène de résistance aux médicaments est généralement fabriquée par PCR.

Le clonage moléculaire est un ensemble de méthodes expérimentales en biologie moléculaire qui sont utilisées pour assembler des molécules d'ADN recombinant et pour diriger leur réplication dans les organismes hôtes. L'utilisation du mot clonage fait référence au fait que la méthode implique la réplication d'une seule molécule d'ADN à partir d'une seule cellule vivante pour générer une grande population de cellules contenant des molécules d'ADN identiques. Le clonage moléculaire utilise généralement des séquences d'ADN provenant de deux organismes différents : l'espèce qui est la source de l'ADN à cloner, et l'espèce qui servira d'hôte vivant pour la réplication de l'ADN recombinant. Les méthodes de clonage moléculaire sont au cœur de nombreux domaines contemporains de la biologie et de la médecine modernes.

Dans une expérience de clonage moléculaire classique, l'ADN à cloner est obtenu à partir d'un organisme d'intérêt. Il est ensuite traité avec des enzymes dans le tube à essai pour générer des fragments d'ADN plus petits. Par la suite, ces fragments sont ensuite combinés avec l'ADN vecteur pour générer des molécules d'ADN recombinant. L'ADN recombinant est ensuite introduit dans un organisme hôte (généralement une souche de laboratoire bénigne et facile à cultiver de E. coli bactéries). Cela générera une population d'organismes dans lesquels des molécules d'ADN recombinant sont répliquées avec l'ADN hôte. Parce qu'ils contiennent des fragments d'ADN étrangers, ce sont des micro-organismes transgéniques ou génétiquement modifiés (OGM). Ce processus tire parti du fait qu'une seule cellule bactérienne peut être induite pour absorber et répliquer une seule molécule d'ADN recombinant. Cette cellule unique peut ensuite être développée de manière exponentielle pour générer une grande quantité de bactéries, chacune contenant des copies de la molécule recombinante d'origine. Ainsi, à la fois la population bactérienne résultante et la molécule d'ADN recombinant sont communément appelées « clones ». Au sens strict, l'ADN recombinant fait référence aux molécules d'ADN, tandis que le clonage moléculaire fait référence aux méthodes expérimentales utilisées pour les assembler.

Le clonage moléculaire tire parti du fait que la structure chimique de l'ADN est fondamentalement la même dans tous les organismes vivants. Par conséquent, si un segment d'ADN d'un organisme est inséré dans un segment d'ADN contenant les séquences moléculaires requises pour la réplication de l'ADN, et que l'ADN recombinant résultant est introduit dans l'organisme à partir duquel les séquences de réplication ont été obtenues, alors l'ADN étranger sera répliqué. ainsi que l'ADN de la cellule hôte dans l'organisme transgénique.

Le clonage moléculaire est similaire à la réaction en chaîne par polymérase (PCR) en ce qu'il permet la réplication d'une séquence d'ADN spécifique. La différence fondamentale entre les deux méthodes est que le clonage moléculaire implique la réplication de l'ADN dans un micro-organisme vivant, tandis que la PCR réplique l'ADN dans une solution in vitro, exempte de cellules vivantes. Quelle que soit la méthode utilisée, l'introduction d'ADN recombinant dans l'organisme hôte choisi est généralement un processus peu efficace ; c'est-à-dire que seule une petite fraction des cellules absorbera réellement l'ADN. Les scientifiques expérimentaux traitent ce problème par une étape de sélection génétique artificielle, dans laquelle les cellules qui n'ont pas absorbé l'ADN sont sélectivement tuées, et seules les cellules qui peuvent répliquer activement l'ADN contenant le gène marqueur sélectionnable codé par le vecteur sont capables de survivre. Lorsque des cellules bactériennes sont utilisées comme organismes hôtes, le marqueur sélectionnable est généralement un gène qui confère une résistance à un antibiotique qui tuerait autrement les cellules, généralement l'ampicilline. Les cellules abritant le vecteur survivront lorsqu'elles sont exposées à l'antibiotique, tandis que celles qui ne parviennent pas à absorber les séquences du vecteur meurent. Lorsque des cellules de mammifères (par exemple des cellules humaines ou de souris) sont utilisées, une stratégie similaire est utilisée, sauf que le gène marqueur (dans ce cas généralement codé dans le cadre de la cassette kanMX) confère une résistance à l'antibiotique Généticine.


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