Un plásmido es una pieza circular de ADN que se encuentra en muchas bacterias. La característica más notable de los plásmidos es que se replican independientemente del ADN principal del huésped. A menudo, se utiliza un plásmido en la tecnología de clonación recombinante para clonar genes recién aislados. También es muy común usar un plásmido recombinante para expresar grandes cantidades de un gen conocido para obtener ARN o proteína a partir de él. Esta expresión de genes recombinantes ha sido indispensable para la industria de la biotecnología.
Los plásmidos recombinantes se desarrollaron por primera vez en la rata de laboratorio del mundo bacteriano, Escherichia coli. Muchos otros tipos de bacterias pueden albergar estos plásmidos. Estos fragmentos de ADN autorreplicantes pueden transferirse de forma natural entre diferentes tipos de bacterias. A pesar de esto, a veces fue difícil introducir los plásmidos recombinantes en otros tipos de bacterias.
El procedimiento principal para introducir ADN en otras células se conoce como transformación, en el que las bacterias se tratan con sustancias químicas que las hacen más propensas a absorber ADN extraño. Otra técnica consiste en aplicar una descarga eléctrica a las bacterias con una corriente eléctrica. Esto se conoce como electroporación.
Las razones para crear un plásmido recombinante varían. A menudo, cuando el ADN se aísla por primera vez de un tejido u organismo en particular, se transforma en plásmidos para crear una biblioteca. Luego, el ADN se puede extraer de colonias individuales. A continuación, se pueden cribar mediante secuenciación de ADN para determinar qué tipos de genes están presentes, si las secuencias están presentes en una base de datos. A veces, se clonan genes con funciones desconocidas.
En otros casos, el producto génico es bien conocido, pero los investigadores desean expresar grandes cantidades para su posterior estudio. El gen se puede clonar en plásmidos recombinantes que son vectores de sobreexpresión. Están diseñados especialmente para producir grandes cantidades de ARN o proteínas. Esto ha sido particularmente valioso para las proteínas humanas recombinantes, que anteriormente a menudo solo estaban disponibles en cadáveres, lo que dificulta mucho el estudio de la función de un gen en particular.
Varios factores están involucrados en la construcción de un plásmido que se puede usar en la clonación molecular. El plásmido debe tener un marcador seleccionable. Esto hace posible seleccionar una célula con el gen. Normalmente, la población de células que carecen del gen con el marcador supera en gran medida la cantidad de células que lo portan. Generalmente, un plásmido recombinante tiene resistencia a un antibiótico o puede crecer en ausencia de un aminoácido en particular.
Dicho plásmido necesita un origen de replicación para poder comenzar a sintetizar su ADN recombinante. Además, un plásmido recombinante requiere un conjunto de secuencias especiales para permitir que una enzima de restricción escinda el ADN para permitir la inserción de un gen en el vector de clonación. Existe una gran cantidad de enzimas de restricción que están altamente especializadas para secuencias de ADN específicas que deben estar presentes donde comienza y termina el gen.
Las cepas tradicionales de bacterias se han utilizado para la clonación de ADN durante décadas. Además, hay nuevos kits que utilizan cepas bacterianas especialmente construidas para facilitar la sobreexpresión del producto génico. Combinan la tecnología para clonar un gen con un método que permite una fácil purificación de la proteína expresada a partir del gen una vez que se ha clonado en el plásmido recombinante.