DNA分子很小,其直径只有20埃,约相当于五百万分之一厘米,在它们身上进行“手术”是非常困难的,因此基因工程实际上是一种“超级显微工程”,对DNA的切割、缝合与转运,必须有特殊的工具。
要把目的基因从供体DNA长链中准确地剪切下来,可不是一件容易的事。1968年,沃纳·阿尔伯博士、丹尼尔·内森斯博士和汉密尔·史密斯博士第一次从大肠杆菌中提取出了限制性内切酶,它能够在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”。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。
DNA的分子链被切开后,还得缝接起来以完成基因的拼接。1976年,科学们在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链的断裂口。1974年以后,科学界正式肯定了这一发现,并把这种酶叫作DNA连接酶。从此,DNA连接酶就成了名符其实的“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DNA片段后仍能照样复制的运载体。理想的运载体是质粒,因为质粒能自由进出细菌细胞,应当用“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。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。
运载体将目的基因运到受体细胞是基因工程的最后一步,目的基因的导入过程是肉眼看不到的。因此,要知道导入是否成功,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。(来源:洪恩在线)