ساختار و عملکرد DNA و RNA در مهندسی ژنتیک

DNA و RNA دو مولکول بنیادی در زیست شناسی مولکولی هستند که شناخت ساختار و عملکرد آن ها، پایه اصلی تمامی فرایندهای مهندسی ژنتیک را تشکیل می دهد. DNA به عنوان مخزن اصلی اطلاعات ژنتیکی، مولکولی دو رشته ای است که از نوکلئوتیدهایی شامل قند دئوکسی ریبوز، گروه فسفات و بازهای آلی آدنین، تیمین، گوانین و سیتوزین ساخته شده و توالی این بازها زبان شیمیایی ذخیره اطلاعات وراثتی را تشکیل می دهد. آرایش مکمل بازها در دو رشته DNA باعث پایداری ساختار مارپیچ دوگانه می شود و همین ویژگی امکان همانندسازی دقیق ماده ژنتیکی را فراهم می آورد. در مهندسی ژنتیک، این ویژگی از اهمیت فراوانی برخوردار است، زیرا هرگونه استخراج، برش، تکثیر یا اتصال قطعات ژنی باید با درک کامل از ساختار DNA و جایگاه توالی های هدف انجام شود. از سوی دیگر، RNA به عنوان مولکولی تک رشته ای با ساختار و انواع متنوع، نقش واسطه ای و عملکردی مهمی در انتقال و اجرای اطلاعات ژنتیکی دارد. RNA پیام رسان، RNA ناقل و RNA ریبوزومی از مهم ترین انواع آن هستند که هر یک در سنتز پروتئین نقش مشخصی ایفا می کنند. در فناوری های نوین مهندسی ژنتیک، RNA تنها یک واسطه ساده نیست، بلکه به عنوان ابزار عملکردی در خاموش سازی ژن، طراحی واکسن های mRNA و هدایت سامانه های ویرایش ژنومی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. منابع فارسی تصریح می کنند که آگاهی از تفاوت های ساختاری و شیمیایی DNA و RNA، از جمله نوع قند، نوع بازها، پایداری مولکولی و الگوی عملکردی، برای طراحی آزمایش های ژنتیکی و بهره گیری از فناوری های نوین ضروری است (محمدی، ۱۳۹۸؛ عباسی، ۱۳۹۶). در واقع، هرگونه مداخله ژنتیکی، خواه در قالب کلون سازی ژن، ساخت DNA مکمل، طراحی پرایمر، انتقال ژن یا تحلیل بیان ژن، مبتنی بر شناخت روابط ساختاری و عملکردی این دو مولکول است. افزون بر این، درک سازوکار رونویسی، پردازش RNA، اسپلیسینگ و پایداری مولکول های RNA درون سلول، برای تبیین چگونگی بیان ژن های دستکاری شده اهمیت فراوان دارد. بنابراین، DNA و RNA نه فقط به عنوان مواد خام ژنتیکی، بلکه به مثابه عناصر فعال در تنظیم و اجرای برنامه های زیستی، در قلب دانش مهندسی ژنتیک قرار دارند و هر نوع کاربرد علمی یا درمانی این فناوری به شناخت عمیق آن ها وابسته است (قنبری، ۱۳۹۷؛ حسن زاده، ۱۳۹۵).