2. Для того, щоб штучним шляхом надати будь-якому організму нові властивості, необхідно ввести у нього новий ген або трупу генів, які будуть там працювати синтезувати свої білки.

Гени одержують одним із трьох способів: безпосереднім виділенням з природного матеріалу, шляхом хімічного синтезу або копіюванням інформаційних РНК для одержання комплементарних ДНК (ензиматичний метод). Ген, тобто певну ділянку ДНК, "впізнають" і "вирізають" з цілої молекули ДНК за допомогою спеціальних рестрикційних ендонуклеаз (рестриктаз). У нинішній час відомо понад 500 рестриктаз, що ферментативно розривають дволанцюгову ДНК лише у тому унікальному сайті (місці) нуклеотидної послідовності, який специфічний тільки для конкретної рестриктази.

Наприклад, якщо сайт впізнавання - ААТ (і комплементарний йому - ТТА), то такий розрив відбувається у ланцюгах ДНК з обох протилежних кінців цих послідовностей.

Два розриви в однакових позиціях комплементарних ланцюгів утворюють на кінцях фрагменту так звані "липкі" кінці. Взаємно комплементарні одноланцюгові фрагменти таких кінців можуть знову з'єднуватись і відновлювати двоспіральну структуру за рахунок міжланцюгових водневих зв'язків. Процес з'єднання в єдину структуру фрагментів, що розрізані рестриктазами, здійснюють інші ферменти – лігази.

Таким чином, якщо користуватись генноінженерним жаргоном, то молекулярними "ножицями" -рестриктазами - вирізають гени, а "голками " - лігазами -їх зшивають (з'єднують). Ці ферменти не мають видової специфічності і тому фрагменти ДНК різного походження можна об'єднувати у будь-які послідовності. Рестриктази однаково "ріжуть" ДНК бактерій, вірусів, рослин, тварин або людини.

Головне правило - рестриктаза повинна впізнати специфічну для неї ділянку в молекулі ДНК. В природі рестрикційні ендонуклеази захищають клітину від сторонньої дії ДНК, яку вони відрізняють від своєї і розщеплюють на фрагменти, тобто обмежують дію чужорідної генетичної інформації (анг. restriction - обмежуdати, закінчувати).

Як виділеному гену потрапити в клітину і почати гам працювати?

Для цього використовують вектори - плазміди або віруси (бактеріофаги), які здатні переносити в клітину вмонтований в їх ДНК чужий ген, забезпечуючи там його реплікацію та синтез білкових продуктів. Вектор - це молекулярний прилад для доставки чужорідних генів у різні організми; фактично - це "віз" для генів.

Більшість експериментів з генетичної інженерії проводяться на ДНК плазмід бактерій, тому розглянемо це питання більш детально.

-Плазміди - це невеликі кільцеві молекули ДНК, які присутні у більшості бактерій разом із хромосомною ДНК. Вони здатні до автономної реплікації, тобто не­суть гени, що відтворюють власну ДНК, а також мають гени стійкості до антибіотиків, гени патогенності (здатності бактерій викликати захворювання людей, тварин і рослин). Не випадково, що про плазміди першими голосно заговорили медики, коли випадково у 1959 році була доведена неефективність деяких антибіотиків при лікуванні інфекційних та інших захворювань. Це явище обумовлюється присутністю генів стійкості до антибіотиків в плазмідах патогенних бактерій. ДНК кільцевих плазмід легко переходить від однієї бактерії до іншої, що робить їх генетично несприятливими до ліків. Наприклад, деякі плазміди можуть виробляти фермент пеніцилазу, яка руйнує пеніцилін і патогенні бактерії залишаються життєздатними. Тому кращим засобом лікування можна вважати два шляхи: без антибіотиків (по можливості) або із використанням все нових антибіотичних речовин, проти яких у патогенної мікрофлори немає генів стійкості.

Сучасні дослідники працюють із штучними плазмідами рВК 322, 324, 325 та ін., які мають невеликі розміри (3-9 тис. нуклеотидних пар). Вони несуть два-три маркерних гени стійкості до антибіотиків, в яких обов'язково міститься сайт рестрикції до певної рестриктази.