All’interno di molti batteri diversi, nel citoplasma si possono trovare piccoli pezzi circolari di DNA. Questi cerchi di DNA sono noti come plasmidi e sono separati dal DNA cromosomico o dal DNA che trasporta i geni per le cellule batteriche. Diverse copie dei plasmidi sono spesso presenti contemporaneamente nella cellula batterica. I plasmidi svolgono un ruolo molto importante nell’ingegneria genetica, in particolare nella clonazione genica.
Quando i geni vengono clonati, il processo di solito avviene all’interno dei batteri. Per ottenere il gene che deve essere clonato nei batteri, è necessario un vettore. Un plasmide è ciò che viene utilizzato come vettore, poiché può passare facilmente da una cellula all’altra.
Ci sono una serie di passaggi coinvolti nella clonazione del gene prima di inserire un plasmide in una cellula ospite. Innanzitutto, il gene che deve essere copiato deve essere isolato, così come i plasmidi che devono essere usati come vettori. Fatto ciò, il gene deve essere inserito nel DNA plasmidico. Il plasmide viene quindi inserito nella cellula ospite batterica per la replicazione.
Per isolare i plasmidi dalle cellule batteriche, le cellule devono essere inizialmente trattate con enzimi per abbattere le pareti cellulari dei batteri. Il DNA cromosomico più grande viene separato dai plasmidi più piccoli mediante una centrifuga. Il DNA plasmidico isolato è ora pronto per essere inserito nel gene.
I plasmidi sono costituiti da un cerchio di DNA a doppia elica. Per inserire il gene desiderato, il DNA plasmidico viene tagliato con enzimi di restrizione. Questi enzimi tagliano il DNA solo in sequenze nucleotidiche molto specifiche. Una volta che il DNA plasmidico è stato tagliato, alle estremità libere vengono aggiunte sequenze linker che sono correlate alle estremità del gene da inserire. Ciò garantisce che il gene si adatti esattamente al plasmide.
Una volta che il gene è stato inserito nel plasmide, è ora pronto per essere inserito in un batterio vivente. I batteri replicano i loro plasmidi in modo che una singola cellula possa contenere molte copie. Ci possono essere fino a 200 copie di un singolo plasmide all’interno di un batterio. Se il plasmide viene introdotto in molte cellule batteriche, molte copie del gene possono essere prodotte in tempi relativamente brevi, in particolare poiché le cellule batteriche si replicano ogni 20 minuti circa.
Questo è il processo utilizzato per creare l’insulina umana. Il gene che codifica per l’insulina è stato isolato e inserito in un plasmide. Tutti i plasmidi contenenti il gene dell’insulina sono stati quindi introdotti in un batterio, dove sono stati replicati. I batteri hanno poi continuato a replicarsi, così che in brevissimo tempo si possono creare molti milioni di cellule contenenti il gene dell’insulina. Questo gene clonato fornisce ora una fonte affidabile per l’insulina umana.