Бактериальная искусственная хромосома

Бактериальная искусственная хромосома (bacterial artificial chromosome, BAC) — это искусственно сконструированная молекула ДНК, предназначенная для клонирования крупных фрагментов чужеродной ДНК (например, геномной ДНК человека или других организмов) в клетках бактерий, чаще всего Escherichia coli (E. coli).

Принцип работы и применение:

  • В вектор на основе бактериальной искусственной хромосомы можно встраивать фрагменты ДНК длиной от 100 до 300 тысяч пар нуклеотидов.
  • После встраивания вектор вводят в бактериальную клетку.
  • По мере роста и деления бактерий происходит репликация и, следовательно, амплификация (накопление множества копий) встроенного фрагмента ДНК.
  • Затем эту ДНК можно выделить из бактериальной культуры в чистом виде для дальнейших исследований.

История и современное значение:

Первая бактериальная искусственная хромосома была создана Хироаки Сизуя (Hiroaki Shizuya) с коллегами в 1992 году. Этот инструмент сыграл ключевую роль в проекте «Геном человека» для клонирования и упорядочивания больших участков ДНК.

Основные области применения бактериальных искусственных хромосом сегодня:

  • Секвенирование и анализ геномов: Клонирование и физическое картирование крупных фрагментов ДНК.
  • Функциональная геномика: Изучение функции генов, создание трансгенных организмов для моделирования заболеваний.
  • Синтетическая биология: Использование в качестве основы для сборки и модификации больших генетических конструкций.

Современный контекст

Хотя бактериальные искусственные хромосомы остаются важным инструментом, особенно для работы с очень крупными и сложными для клонирования фрагментами ДНК (например, содержащими повторы), в последние годы для многих задач их частично вытеснили более новые технологии:

  • Дрожжевые искусственные хромосомы (YAC) и, в особенности, трансформационно-компетентные искусственные хромосомы (TAC) для растений, которые позволяют работать с ещё более крупными вставками.
  • Методы синтеза ДНК, которые становятся всё дешевле и позволяют «печатать» нужные последовательности, минуя этап клонирования из природного источника.
  • Технологии длинного прочтения (long-read sequencing), такие как PacBio и Oxford Nanopore, которые позволяют секвенировать протяжённые фрагменты ДНК без необходимости их предварительного клонирования в векторах.