Главнейшие типы векторов по назначению

Существует три основных группы векторов по их назначению: клонирующие, экспрессирующие и нацеленные.

(1) Клонирующие векторы – которые служат для наработки большого количества копий встроенного фрагмента ДНК (например, с целью его последующего сиквенса – расшифровки последовательности).

Разновидностью клонирующих векторов являются транскрипционные векторы. Transcription vectors are only capable of being transcribed but not translated: they can be replicated in a target cell but not expressed, unlike expression vectors. Transcription vectors are used to amplify their insert. Другой разновидностью являются челночные векторы – клонирование которых может происходить в двух хозяевах. A shuttle vector is a vector (usually a plasmid) constructed so that it can propagate in two different host species. Therefore, DNA inserted into a shuttle vector can be tested or manipulated in two different cell types. The main advantage of these vectors is they can be manipulated in E. coli then used in a system which is more difficult or slower to use (e.g. yeast, other bacteria). Shuttle vectors include plasmids that can propagate in eukaryotes and prokaryotes (e.g. both Saccharomyces cerevisiae and Escherichia coli) or in different species of bacteria (e.g. both E. coli and Rhodococcus erythropolis). There are also adenovirus shuttle vectors, which can propagate in E. coli and mammals.

(2) Экспрессирующие векторы – служат для получения чужеродного белка в организме-хозяине (организме-продуценте). Векторы, обеспечивающие правильную и эффективную экспрессию чужеродных генов в клетках называются экспериссирующими. Т.е. помимо амплификации, на основе встроенного в вектор гена происходит образование матричной РНК и затем белков. Экспрессирующие векторы используются для создания штаммов микроорганизмов или культур клеток животных, продуцирующих чужеродный белок в повышенных количествах.

Экспрессирующие векторы могут кодировать как натуральные чужеродные белки, так гибридные белки, получаемые путем генной инженерии (точнее, белковой инженерии). При этом белок может состоять из доменов, взятых из разных организмов. Частный случай таких векторов – кассетные векторы, используемые при создании генно-инженерных вакцин. В них имеется область, ограниченная двумя сайтами узнавания рестриктаз, в которую можно встраивать фрагменты различных генов, без ущерба для свойств вектора.

Другой частный случай экспрессирующих векторов – бинарный вектор, требующий плазмиду-помощника для успешной трансформации клеток хозяина. A T-DNA binary system is a pair of plasmids consisting of a binary plasmid and a helper plasmid. The two plasmids are used together to produce genetically modified plants. They are artificial vectors that have both been created from the naturally occurring Ti plasmid found in Agrobacterium tumefaciens. The binary vector is able to replicate in both E. coli and Agrobacterium tumefaciens.

(3) Нацеленные векторы – служат для введения дефектного гена в геном изучаемого организма с целью изучения фенотипического проявления генов. Вектор, используемый для инактивации какого-либо гена при генетических исследованиях определенных организмов, называют нацеленным (targeting vector). При этом берется фрагмент целевого гена, делетируется внутри, и  одновременно в место делеции вставляется доминантный селективный маркер. Полученную конструкцию встраивают в плазмиду. В ней к селективному маркеру справа и слева присоединены фрагменты изучаемого гена (фланкирующие последовательности). Вектор переводят из кольцевой формы в линейную, расщепляя рестриктазой. Образуются концы, способные к гомологичной рекомбинации с целевым геном в хромосоме изучаемого организма. В случае успешной встройки вектора в геном происходит инсерционно-делеционная инактивация изучаемого гена.

Интегративные и неинтегративные векторы. По поведению относительно генома хозяина векторы делят на интегративные и неинтегративные. Если вектор обеспечивает встройку чужеродной ДНК в геном клетки, то он называется интегративным.