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切酶能够在DNA上寻找特定的“切点”,认准后将DNA分子的双链交错地切断。人们把这种限制性内切酶称为“分子剪刀”。这种“分子剪刀”可以完整地切下个别基因。自70年代以来,人们已经分离提取了400多种“分子剪刀”,其中许多“分子剪刀”的特定识别切点已被弄清。有了形形色色的“分子剪刀”,人们就可以随心所欲地进行DNA分子长链的切割了。由于限制性内切酶的发现,阿尔伯、史密斯和内森斯共享1978年诺贝尔生理和医学奖。
DNA的分子链切开后,还得缝接起来以完成基因的拼接。1976年,科学家们在5个实验室里几乎同时发现并提取出一种酶,这种酶可以将两个DNA片段连接起来,修复好DNA铁的断裂口。1974年以后,科学界正式肯定了这一发现,并把这种酶叫做DNA连接酶。
从此,DNA连接酶就成了名副其实的“缝合”基因的“分子针线”。只要在用同一种“分子剪刀”剪切的两种DNA碎片中加上“分子针线”,就会把两种DNA片段重新连接起来。
把“拼接”好的DNA分子运送到受体细胞中去,必须寻找一种分子小、能自由进出细胞,而且在装载了外来的的管DNA片段后仍能照样复制的运载体。
基因的理想运载工具是病毒和噬菌体,病毒不仅在同种生物之间,甚至可以在人和兔培养细菌细胞转移。还有一种理想的载体是质粒。质粒能自由进出细菌细胞,当用“分子剪刀”把它切开,再给它安装上一段外来的DNA片段后,它依然如故地能自我复制。因此,它是一种理想的运载体。有了限制性内切酶、连接酶及运载体,进行基因工程就可以如愿以偿了。
把目的基因装在运载体上,运载体将目的基因运到受体细胞是基因工程的最后一步。
一般情况下,转化成功率为百万分之一。为此,遗传工程师们创造了低温条件下用氯化钙处理受体细胞和增加重组DNA浓度的办法来提高转化率。采用氯化钙处理后,能增大体细胞的细胞壁透性,从而使杂种DNA分子更容易进入。目的基因的导人过程是肉眼看不到的。因此,要知道导人是否成功,事先应找到特定的标志。例如我们用一种经过改造的抗四环素质粒PSC100作载体,将一种基因移入自身无抗性的大肠杆菌时,如果基因移入后大肠杆菌不能被四环素杀死,就说明转入获得成功了。