Différence entre le clonage de gènes et la PCR

Différence clé entre le clonage de gènes et la PCR
 

La synthèse de nombreuses copies d'ADN à partir d'un fragment d'ADN spécifique est appelée amplification de l'ADN. Il existe deux principaux processus d'amplification de l'ADN, à savoir le clonage de gènes et la PCR. La principale différence entre le clonage de gènes et la PCR est, le clonage d'un gène produit les copies multiples d'un gène spécifique in vivo en construisant un ADN recombinant et en se développant à l'intérieur d'une bactérie hôte tandis que la PCR produit des millions de copies d'un fragment d'ADN spécifique in vitro subissant des cycles répétés de dénaturation et de synthèse.

CONTENU
1. Vue d'ensemble et différence clé
2. Qu'est-ce que le clonage de gènes?
3. Qu'est-ce que la PCR?
4. Comparaison côte à côte - Clonage de gènes vs PCR
5. Résumé

Qu'est-ce que le clonage de gènes??

Le clonage de gène est une technique utilisée pour localiser et multiplier un gène spécifique à partir de l'ADN génomique extrait d'un organisme par la construction d'un ADN recombinant. L'ADN génomique contient des milliers de gènes différents codés pour les protéines. Lorsque l'ADN est extrait, il inclut tous les gènes possibles qu'il peut contenir. La technique de clonage de gènes a permis la détection d’un gène spécifique à partir de l’ADN total. Le clonage de gènes est donc un outil important en biologie moléculaire..

La création d’une bibliothèque génomique d’un organisme est essentielle pour le clonage d’un gène s’il n’ya aucune idée de la localisation du gène concerné dans l’ADN. Une bibliothèque génomique est réalisée en suivant les étapes suivantes.

Étape 1: Extraction de l'ADN total d'un organisme contenant le gène souhaité.

Étape 2: Digestion de restriction de l'ADN extrait pour produire de petits fragments gérables. Cette étape est facilitée par les endonucléases de restriction.

Étape 3: Sélection d'un vecteur approprié et ouverture de l'ADN du vecteur en utilisant les mêmes endonucléases de restriction. Les plasmides bactériens sont couramment utilisés comme vecteurs pour porter de l'ADN étranger. Les plasmides sont de petits cercles d'ADN situés dans des bactéries.

Étape 4: Combinaison de l'ADN vecteur et de l'ADN fragmenté pour produire une molécule d'ADN recombinant. Cette étape est régie par l'ADN ligase.

Étape 5: Transfert de molécules d'ADN recombinant dans des bactéries hôtes. Cette étape est appelée transformation et est réalisée à l'aide d'un choc thermique..

Étape 5: Criblage de cellules bactériennes transformées sur un milieu de culture. Une population mixte de cellules hôtes transformées et non transformées est obtenue à la fin du processus de transformation. En tant que gène d'intérêt, il ne comprend que les cellules hôtes transformées. Par conséquent, il est nécessaire de sélectionner les cellules transformées. La sélection est faite en utilisant des milieux sélectifs contenant des antibiotiques. Seules les cellules transformées se développent sur ce milieu de criblage permettant la sélection.

Étape 6: Croissance de bactéries pour produire une bibliothèque de gènes. Dans cette étape, les cellules hôtes transformées sont introduites dans un milieu de culture frais qui fournit les conditions de croissance optimales. Les colonies totales sur les plaques de culture représentent la bibliothèque génomique de cet organisme..

Étape 7: La molécule d'ADN recombinant contenant le gène d'intérêt doit être criblée à partir de milliers de fragments clonés d'ADN recombinant. Cela peut être accompli en utilisant des sondes qui marquent le gène spécifique ou les résultats de la protéine spécifique de ce gène..

Une fois que le gène intéressé contenant la colonie bactérienne est identifié parmi les colonies totales, il est possible de faire des millions de copies du plasmide recombinant qui contient le gène..

Le clonage de gènes sert à établir des bibliothèques de gènes, à produire des protéines spéciales, des vitamines, des antibiotiques, des hormones, à séquencer et à cartographier les génomes des organismes, à créer de multiples copies de l'ADN d'un individu dans les domaines de la médecine légale, etc..

Figure_1: Clonage de gènes

Qu'est-ce que la PCR??

La réaction en chaîne de la polymérase (PCR) est une technique qui génère un grand nombre de copies d’un fragment d’ADN particulier. L’amplification exponentielle d’une séquence d’ADN spécifique est obtenue par PCR sous in vitro conditions. Cette technique est un outil très puissant en biologie moléculaire car elle permet de multiplier un petit échantillon d’ADN en une quantité utilisable. La PCR a été introduite par Kary Mullis en 1983 et cette invention primée a créé un énorme progrès en biologie moléculaire..

La technique de PCR suit des réactions de PCR répétées, comme illustré à la figure 02. Une réaction de PCR comprend trois étapes principales se déroulant à trois températures différentes; dénaturation de double brin à l'ADN à 94 ⁰C, recuit des amorces à 68 ⁰Allongement de C et de brin à 72 ⁰C. Par conséquent, lors de la PCR, les fluctuations de température doivent être fortement maintenues pour une réplication correcte. La PCR est effectuée dans une machine de PCR à l'intérieur de tubes de PCR. Les tubes de PCR sont chargés avec des mélanges de PCR corrects contenant l'ADN matrice, la Taq polymérase, des amorces, des dNTP et un tampon. La dénaturation de l’échantillon d’ADN bicaténaire en ADN simple brin est réalisée en rompant les liaisons hydrogène entre les bases complémentaires en 94 - 98. ⁰C. Ensuite, des brins simples d'ADN matrice sont exposés pour les amorces. Une paire d'amorces (directe et inverse) doit être fournie, et elles doivent être thermostables pour tolérer les températures élevées. Les amorces sont des séquences d'ADN courtes simple brin complémentaires aux extrémités du fragment d'ADN cible. Les amorces synthétiques sont utilisées en PCR. Les amorces se lient aux bases complémentaires de l’ADN de l’échantillon et initient la synthèse d’un nouveau brin. Cette étape est catalysée par une enzyme appelée Taq polymérase; une enzyme ADN polymérase thermostable isolée de Thermus auqaticus. Lorsque des amorces et des nucléotides (blocs de construction) sont disponibles, la Taq polymérase construit le nouveau brin d'ADN complémentaire de l'ADN matrice. A la fin du programme de PCR, le fragment d'ADN amplifié est observé par électrophorèse sur gel. Si une analyse plus approfondie est nécessaire, le produit de PCR est purifié à partir du gel..

La PCR est très utile pour diagnostiquer et surveiller les maladies génétiques et acquises, identifier les criminels (dans le domaine de la criminalistique), étudier la structure et la fonction d'un segment d'ADN ciblé, séquencer et cartographier les génomes d'organismes, etc. La PCR est devenue une technique de laboratoire de routine dans les laboratoires de recherche en biologie médicale et moléculaire parmi les scientifiques car il a une grande variété d'applications.

Figure 2: réaction en chaîne de la polymérase

Quelle est la différence entre le clonage de gènes et la PCR?

Clonage de gènes vs PCR
Le clonage de gène est le processus de fabrication de copies multiples d'un gène spécifique. in vivo à travers l'ADN recombinant et se transformant en une bactérie hôte.	La technique de PCR produit des copies multiples d'une séquence d'ADN particulière in vitro par des cycles répétés de réactions PCR.
Obligation de construire de l'ADN recombinant
L'ADN recombinant est produit afin de localiser le gène.	L'ADN recombinant n'est pas produit.
Besoin de main d'oeuvre
Ce processus nécessite beaucoup de travail.	Un travail intensif n'est pas nécessaire.
Processus in vivo ou in vitro
La construction d’ADN recombinant est in vitro et l'amplification de l'ADN est in vivo.	L'amplification de l'ADN se produit complètement in vitro.

Résumé - Clonage de gènes vs PCR

Le clonage de gènes et la PCR sont deux méthodes utilisées pour l'amplification de l'ADN. PCR est un in vitro procédé qui fait de multiples copies de l’ADN d’un fragment d’ADN particulier sans utiliser d’ADN recombinant ni un organisme hôte. Le clonage de gènes est avant tout une in vivo processus qui aboutit à plusieurs copies d’un gène intéressé à l’intérieur de l’organisme hôte via la construction d’ADN recombinant. C’est la différence entre le clonage de gènes et la PCR.

Référence:
1. Griffiths, Anthony JF. «Clonage d'un gène spécifique». Analyse génétique moderne. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, 1er janvier 1999. Web. 22 février 2017
2. "Réaction en chaîne de la polymérase (PCR)". Centre national d'information sur la biotechnologie. Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis, n.d. Web. 22 février 2017

Courtoisie d'image:
1. “Figure 17 01 06” Par CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Wikimedia Commons
2. “PCR” de Madprime - Son propre travail (CC BY-SA 3.0) via Wikimedia Commons