Генная инженерия
Результаты, полученные при изучении генома бактерий и вирусов с их способностью к мутационной и рекомбинационной изменчивости, послужили основой для развития одной из наиболее перспективных областей биотехнологии – генной инженерии.
Генная инженерия основана на конструировании клеток с новыми генетическими свойствами. Для этого в геном клетки вводят различными способами ген или группу генов, кодирующих требуемый белок (гормон, цитокин и др.) Тем самым в клетке образуется рекомбинантная (или химерная) молекула ДНК. При получении клона клеток, обладающих нужными признаками, его размножают и выделяют необходимый продукт.
Этот процесс осуществляется несколькими путями.
В качестве клеток-продуцентов используют как прокариотические клетки (например – E.coli), так и клетки эукариотов (дрожжи S.cerevisiae, клетки растений или зародышевые клетки млекопитающих).
Для введения нужного участка ДНК в геном клетки-продуцента используют различные векторы. Вектор представляет собой репликон (плазмиду, бактериофаг, ретровирус), который включает необходимый ген и способен к переносу в клетку-продуцент. В этой клетке вектор путем рекомбинации может встраиваться в ее геном и экспрессировать соответствующий белок. Полученный трансформированный клон клеток способен производить необходимый пептид в течение нескольких поколений.
Последовательность ДНК вектора конструируется особым образом. В ней сохраняются гены, ответственные за проникновение, встраивание в геном и репликацию вектора, и удаляются несущественные для этих процессов гены.
Для этого геном вектора разрезается специфическими эндонуклеазами- рестриктазами. Вместо этих генов в геном встраивают последовательности, кодирующие требуемый белок, и соединяют молекулу ДНК в единую цепь ферментом лигазой.
Очевидно, что встроенная последовательность ДНК не может быть достаточно большой (обычно – до 10-15 тыс пар нуклеотидов), так как более крупные молекулы просто не могут упаковаться в оболочку вектора (например – в головку бактериофага). Для увеличения необходимой последовательности ДНК в настоящее время конструируют смешанные (химерные) векторы, состоящие из фрагментов нескольких векторов.
К ним относят:
а) космидные векторы (космиды). Они включают небольшой плазмидный вектор (4-5 тыс пар нуклеотидов), участки фага лямбда (cos-последовательности), ответственные за упаковку ДНК в бактериофаг, и достаточно протяженный участок требуемой ДНК, например ДНК человека (до 30-45 тыс пар нуклеотидов);
б) фагмиды и фасмиды. Эти два типа векторов схожи, они состоят из фагов и плазмид, однако у фагмид источник репликации вектора – бактериофаг, тогда как у фасмид – плазмида.
В последнее время для генной инженерии эукариотов широко используется метод микроинъекций ДНК в ядро, а также пересадка клеточных ядер из соматических клеток в яйцеклетки.
Сфера практического применения достижений генной инженерии постоянно расширяется, открывая все новые возможности.
Они могут быть использованы для исправления наследственной и ненаследственной патологии обмена веществ (генотерапия); для создания вакцинных штаммов микроорганизмов; для получения трансформированных штаммов бактерий, способных производить биологически активные соединения (антибиотики, гормоны, цитокины, витамины) в промышленных масштабах.
Одной из наиболее важных задач, стоящих перед генной инженерией, является получение библиотек геномов различных видов организмов, включая человека.
Каждый ген, или группа генов, входящих в такие библиотеки, хранится в отдельном клоне клеток или бактериофаге. Так, например, уже созданы фаговые библиотеки генов, кодирующих активные центры (вариабельные участки) иммуноглобулинов человека. Это делает возможным использование генно-инженерных антител в терапии самых разных заболеваний.
Изучение строения геномов, идентификация и определение функции всех генов человека, животных, микроорганизмов открывает перспективы для предупреждения и лечения наиболее тяжелых болезней, таких, как особо опасные инфекции, сахарный диабет, атеросклероз, онкологическая патология. Этими вопросами занимается новейшая область генетики – геномика.
Дата добавления: 2015-02-06 | Просмотры: 1028 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 | 143 | 144 | 145 | 146 | 147 | 148 | 149 | 150 | 151 | 152 | 153 | 154 | 155 | 156 | 157 | 158 | 159 | 160 | 161 | 162 | 163 | 164 | 165 | 166 | 167 | 168 | 169 | 170 | 171 | 172 | 173 | 174 | 175 | 176 | 177 | 178 | 179 | 180 | 181 | 182 | 183 | 184 | 185 | 186 | 187 | 188 | 189 | 190 | 191 | 192 | 193 | 194 | 195 | 196 | 197 | 198 | 199 | 200 | 201 | 202 | 203 | 204 | 205 | 206 | 207 | 208 | 209 | 210 | 211 | 212 | 213 | 214 | 215 | 216 | 217 | 218 | 219 | 220 | 221 | 222 | 223 | 224 | 225 | 226 | 227 | 228 | 229 | 230 | 231 | 232 | 233 | 234 | 235 | 236 | 237 | 238 | 239 | 240 | 241 | 242 | 243 | 244 | 245 | 246 | 247 | 248 | 249 | 250 | 251 | 252 | 253 | 254 | 255 | 256 | 257 | 258 | 259 | 260 | 261 | 262 | 263 | 264 | 265 | 266 | 267 | 268 | 269 | 270 | 271 | 272 |
|