פלסמיד הינו מקטע DNA מעגלי בגודל של 1,000-100,000 בסיסים, ומצוי בחיידקים. מטרתו המקורית של הפלסמיד הינו העברת מידע גנטי באופן רוחבי לשכנים לתרבית. כיום חוקרים רבים עושם שימוש בפלסמיד כאמצעי "לשתול" גנים רצויים בתאים או כאמצעי להעברת גנים מיוצור אחד לאחר. הסרטון שלפנינו מסביר מהם הפלסמידים וכיצד עושים בהם שימוש במחקר.

סרטון זה תורגם בידי צוות אתר דוידסון אונליין
הסרטון הופק בידי great pacific media

לפלסמידים ישנו תפקיד חשוב בהעברת מידע גנטי בין מושבות חיידקים בהעדר מנגנון רבייה מיני יעיל כמו בתאים אאוקריוטים (תאים עם גרעין). כך מידע חשוב על עמידות לאנטיביוטיקה, למשל, יכול לעבור בין מושבות חיידקים. החוקרים כיום עושים שימושים שונים בפלסמיד, כאשר השימוש העיקרי הוא ביטוי גנים זרים בתאים/חיידקים. השימוש בפלסמידים מורכב משני שלבים עיקריים: ריבוי בחיידקים והחדרה לתאים.

את הפלסמיד מתכננים מראש על מנת שיתאים לשני השלבים הללו ושיכיל את כל האלמנטים שיאפשרו גם הפקה של כמות מירבית של פלסמיד באיכות גבוהה, וגם שניתן יהיה לבטא את הגן הרצוי בתא היעד. את החלקים השונים מחדירים בעזרת שיטות של ביולוגיה מולקולרית, לרוב בעזרת אנזימי רסטריקציה ו-PCR.

על מנת להתאים את הפלסמיד לחיידק הפונדקאי מוסיפים לו מספר אלמנטים חשובים: מקור שכפול (origin of replication) על מנת לאפשר שכפול של הפלסמיד בחיידק, ולאפשר הפקה של כמות גדולה של פלסמידים מתרבית. חלק חשוב נוסף הינו גן המקודד לחלבון המקנה עמידות לאנטיביוטיקה מסויימת (אמפיצילין, קנמיצין וכו') , וזאת על מנת לאפשר סילוק חיידקים שאינם נושאים את הפלסמיד ולאפשר הפקה של כמות גדולה של פלסמידים באיכות גבוהה. לעיתים מוסיפים גם אלמנטים נוספים הבודקים האם הגן הרצוי נכנס בצורה נכונה על ידי מנגנון הבודק את כיוון שעתוק הגן ומשחרר צבע אם כיוון השעתוק אינו מתאים (blue white selection) על ידי שימוש באנזים β-lactamase. על מנת שהפלסמיד יתאים לתא היעד מכניסים מספר אלמנטים ובינהם רצפי בקרה שונים (ראו ריכוז סרטונים - כל השלבים מגן לחלבון) בנוסף לגן הרצוי, לעיתים מוסיפים גן מדווח, כלומר גן שמאפשר לנו לראות אילו תאים קלטו את הפלסמיד ומבטאים את החלבון שלנו (למשל GFP). במצבים מסויימים גם מוסיפים עמידות לאנטיביוטיקה נוספת על מנת להרוג את כל התאים שלא קלטו את הפלסמיד.

לאחר שהפלסמיד מוכן מוודאים שהכל יושב במקום בעזרת ריצוף DNA, שיטות חיתוך באנזימי רסטריקציה או PCR. על פי רוב משתמשים בפלסמידים מסחריים בהם כל האלמנטים הדרושים נמצאים ורק צריך להכניס את הגן הרצוי. השלב הבא הוא החדרת הפלסמיד לחיידקים על שיטה הנקראת טרנספורמציה וגידול תרבית החיידקים בנוכחות אנטיביוטיקה, והפקת הפלסמידים מהם (ישנן ערכות המאפשרות הפקה מהירה ויעילה של פלסמידים והפרדתם מה-DNA הגנומי). כעת כשיש לנו DNA פלסמידי נקי, ניתן להחדיר אותו לתאי היעד על ידי שיטה הנקראת טרנספקציה.

כיום עושים בפלסמידים שימוש רב בין אם בהחדרת גנים לביטוי זמני בתאים (עד שהפלסמיד נמהלבחלוקות או מפורק על ידי מנגנונים בתא) או בביטוי קבוע על ידי הטמעת מקטעים מהפלסמיד לגנום התא הפונדקאי על ידי רקמובינציה הומולוגית.