تفاوت کلیدی – cDNA در مقابل کتابخانه ژنومیک
دو نوع اصلی از کتابخانه های DNA وجود دارد که توسط دانشمندان با استفاده از تکنیک های مهندسی ژنتیک ساخته شده اند. اینها کتابخانه cDNA و کتابخانه ژنومیک هستند. تفاوت اصلی بین cDNA و کتابخانه ژنومی این است که کتابخانه cDNA حاوی DNA مکمل کلون شده mRNA کل یک موجود زنده است در حالی که کتابخانه DNA ژنومی شامل قطعات کلون شده از کل ژنوم یک ارگانیسم است. کتابخانه DNA ژنومی بزرگتر از کتابخانه cDNA است.
کتابخانه ژنومیک چیست؟
کتابخانه DNA ژنومی مجموعه ای از کلون هایی است که قطعات DNA ژنومی کل یک موجود زنده را در خود جای داده است.حاوی کل DNA ژنومی آن ارگانیسم، از جمله توالی های کد کننده و غیر کد کننده است. ساخت یک کتابخانه ژنومی توسط فناوری DNA نوترکیب و به دنبال آن شبیه سازی (مهندسی ژنتیک) انجام می شود. مراحل مختلفی در ساخت وجود دارد که در شکل 01 نشان داده شده است. فرآیند با جداسازی DNA ژنومی شروع می شود. با استفاده از پروتکل استخراج DNA مناسب، DNA ژنومی کل یک موجود زنده باید جدا شود. سپس DNA باید توسط اندونوکلئازهای محدود کننده (آنزیم های برش DNA) به اندازه های قابل کنترل یا به قطعات خاص تبدیل شود. DNA تکه تکه شده باید با استفاده از DNA لیگازها (آنزیم های متصل به DNA) در وکتورها وارد شود. ناقل ارگانیسمی است که خود تکثیر می شود. پلاسمیدها و باکتریوفاژها معمولاً ناقل هایی در فناوری DNA نوترکیب هستند. این وکتورهای متصل شده به عنوان مولکول های DNA نوترکیب شناخته می شوند زیرا آنها توالی DNA خود و درج شده را حمل می کنند. ناقل های نوترکیب به یک باکتری میزبان اضافه می شوند و برای جذب ناقل های نوترکیب در داخل سلول باکتری ساخته می شوند.باکتری های دارای ناقل های نوترکیب (پلاسمیدها) باید در محیط کشت رشد کنند. در طی تکثیر باکتری، DNA باکتری همراه با پلاسمیدهای نوترکیب، ژنوم آنها را تکثیر کرده و کلون تولید می کند. این کلون ها حاوی کل ژنوم ارگانیسم مبدا هستند. از این رو به آن کتابخانه ژنومی می گویند. پلاسمیدها را می توان به راحتی از DNA کروموزومی باکتری جدا کرد تا کتابخانه ژنومی آن ارگانیسم را بسازد. اگر ارگانیسم خاصی حاوی ژن‌های علاقه‌مند باشد، تشخیص آن در کتابخانه ژنومی با هیبریداسیون با استفاده از پروب‌های مولکولی (نشانگر) آسان است.
کتابخانه‌های ژنومی برای مطالعه ساختار و عملکرد ژنومی، ژن‌های خاص، مکان ژن، نقشه‌برداری ژن، جهش، توالی‌یابی ژن، شناسایی ژن‌های درمانی جدید و غیره مهم هستند.
شکل_1: ساخت یک کتابخانه ژنومی
کتابخانه cDNA چیست؟
کتابخانه cDNA مجموعه ای از کلون های DNA مکمل (cDNA) است که از کل mRNA یک موجود زنده سنتز شده است. روند ساخت شامل مراحل مختلفی است. خالص سازی mRNA کل از یک ارگانیسم اولین مرحله است. mRNA جدا شده توسط فرآیندی به نام رونویسی معکوس به رشته های cDNA تبدیل می شود. رونویسی معکوس توسط آنزیمی به نام رونوشت معکوس تسهیل می شود. از یک پرایمر کوچک 3 اینچی استفاده می کند و سنتز اولین رشته cDNA مکمل رشته mRNA الگو را آغاز می کند. cDNA دو رشته ای حاصل با استفاده از اندونوکلئازهای محدود به قطعات کوچکتر تبدیل شده و در ناقل های مناسب قرار داده می شود. این مولکول های نوترکیب ساخته شده سپس به ارگانیسم میزبان اضافه می شوند و در یک محیط کشت رشد می کنند تا کلون تولید کنند. مجموعه کلون های حاوی قطعات cDNA یک ارگانیسم به عنوان کتابخانه cDNA شناخته می شود. mRNA بالغ برش کامل حاوی اینترون و نواحی تنظیمی نیست.بنابراین، بر خلاف کتابخانه ژنومی، قطعات غیر کدکننده در کتابخانه‌های cDNA وجود ندارند.
کتابخانه‌های cDNA برای تجزیه و تحلیل مناطق کدکننده، عملکردهای ژن، بیان ژن‌ها و غیره مهم هستند.
شکل_2: ساخت کتابخانه cDNA
تفاوت بین cDNA و کتابخانه ژنومیک چیست؟
cDNA در مقابل کتابخانه ژنومی |
|
| کتابخانه cDNA مجموعه ای از کلون هایی است که حاوی DNA مکمل mRNA یک ارگانیسم است | کتابخانه ژنومی مجموعه‌ای از کلون‌هایی است که DNA ژنومی کل یک موجود زنده را دارند. |
| کدنویسی در مقابل توالی‌های غیر کدنویسی | |
| کتابخانه cDNA فقط شامل توالی های کد کننده است. حاوی اینترون نیست. | کتابخانه ژنومی شامل کل DNA ژنومی شامل DNA غیر کد کننده (اینترون و تنظیم کننده) است. |
| سایز | |
| کتابخانه cDNA کوچک است. | کتابخانه ژنومیک بزرگ است. |
| مواد شروع | |
| ماده شروع mRNA است | ماده اولیه DNA است. |
| درگیری در رونویسی معکوس. | |
| رونویسی معکوس در اولین سنتز رشته cDNA اتفاق می افتد. | رونویسی معکوس انجام نمی شود. |
خلاصه - cDNA و کتابخانه ژنومیک
کتابخانه ژنومی جمعیتی از کلون‌ها را نشان می‌دهد که DNA ژنومی تکه تکه شده یک ارگانیسم را دارند. کتابخانه cDNA نشان دهنده جمعیت کلون هایی است که DNA مکمل کل mRNA یک ارگانیسم را دارند. یک کلون cDNA فقط شامل توالی های موجود در mRNA است در حالی که کلون ژنومی شامل توالی های کل ژنوم است. این تفاوت بین cDNA و کتابخانه ژنومی است.
