Штучна бактеріальна хромосома

Бактеріальна штучна хромосома (bacterial artificial chromosome, BAC ) - це ДНК-конструкція, розроблена на основі плазміди функціональної фертильності (або F-плазміди ), що використовується для трансформації та клонування бактерій, як правило, E. coli. ^{[1] [2] [3]} Вибір F-плазміди зумовлений тим, що вона містить гени розподілу, які сприяють рівномірному розходженню плазмід після поділу бактеріальної клітини. Зазвичай розмір вставки для бактеріальної штучної хромосоми становить 150–350 тисяч пар основ . ^[4] Подібний клонувальний вектор, що називається PAC, також було розроблено на основі ДНК бактеріофага P1.

BAC часто використовуються для секвенування геному організмів у геномних проектах, наприклад, в проекті "геном людини" . Короткі частини ДНК організму ампліфікуються, як вставки в BAC, а потім секвенуються. Після цього, секвеновані частини збирають in silico, отримуючи в результаті геномну послідовність організму. BACs були замінені більш швидкими і менш трудомісткими методами секвенування, такими як повногеномне секвенування методом дробовика, а останнім часом і методами секвенування нового покоління (next generation sequencing).

Типові компоненти в складі BAC

repE

для реплікації плазміди та регулювання кількості її копій.

parA і parB

для розподілу плазмідної ДНК на дочірні клітини під час поділу та стабільне підтримання її вмісту в клітинах.

Селективний маркер

для антибіотикорезистентності ; деякі BAC також мають ген β-галактозидази (lacZ) в сайті клонування для біло-синього скринінгу .

T7 & Sp6

фагові промотори для транскрипції вставлених генів.

Використання для моделювання хвороб

Спадкові захворювання

Зараз BAC використовуються більшою мірою для моделювання генетичних захворювань, часто разом з використанням трансгенних мишей. BAC можуть бути корисними у таких дослідженнях, оскільки складні гени іноді мають декілька регуляторних елементів перед кодуючою послідовністю, зокрема різні промоторні послідовності, що регулюватимуть рівень експресії гена. BAC з певним успіхом використовували при вивченні на мишах неврологічних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера або у дослідженні анеуплоїдії, пов’язаної з синдромом Дауна. Були також дослідження, де їх застосовували для вивчення конкретних онкогенів, пов’язаних з раком. При моделюванні генетичних захворювань BAC з відповідною вставкою доставляється в модельний організм шляхом електропорації/трансформації, трансфекції відповідним вірусом або за допомогою мікроін'єкцій. BAC також можна застосовувати для виявлення генів або великих послідовностей, а потім використовувати їх для картування на хромосомі людини за допомогою BAC-мікрочипів. Перевагою BAC у дослідженнях такого роду є те, що вони вміщують набагато більші за довжиною послідовності без ризику їх перебудови, і тому є більш стійкими, ніж інші типи клонувальних векторів.  

Інфекційні захворювання

Геноми кількох великих ДНК-вірусів та РНК-вірусів були клоновані в BAC. Такі конструкції називають "інфекційними клонами", оскільки трансфекція BAC-вектору в клітини-господарі є достатньою для ініціювання вірусної інфекції. Інфекційна властивість цих BAC зробила доступнішим вивчення багатьох вірусів, таких як герпесвіруси, поксвіруси та коронавіруси^[5][6][7]. Молекулярні дослідження цих вірусів тепер можна проводити, використовуючи генетичні методи для здійснення мутацій в BAC, поки вона знаходиться в бактеріях. У таких методах використовують лінійні або кільцеві таргетні вектори для проведення гомологічної рекомбінації^[8].