Генетична інженерія рослин

Загальноприйнятого визначення генетичної інженерії не існує. Поняття «генна» і «генетична» інженерія часто вживаються як синоніми, хоча останнє служить більш широким терміном і включає оперування не тільки генами, а й більшими частинами генома. Генетична інженерія на відміну від раніше застосовуваних методів зміни генотипу дозволяє конструювати функціонально активні генетичні структури in vitro без класичного схрещування.

Генетична інженерія з’явилася на початку 70-х років, коли Бергом була отримана in vitro перша рекомбінантна молекула ДНК шляхом об’єднання лінійних фрагментів ДНК за допомогою штучних «липких» кінців. У цих експериментах було об’єднано генетичний матеріал з трьох джерел: генома онкоген-ного вірусу мавп SV40, частини геному бактеріофага до і генів галактозна оперона кишкової палички. За допомогою методів генетичної інженерії вдалося змусити бактеріальну клітину виробляти тваринний гормон соматостатин. У клітинах кишкової палички здійснений синтез ряду білків і гормонів людини – інсуліну, інтерферонів, гормону росту, альбуміну і т. Д. В СРСР в лабораторіях Ю. А. Овчинникова, А. А. Баєва, М. Н. Колосова, Е. Д . Свердлова здійснена експресія таких генів людини, як лейцин-екефалін, лейкоцитарний інтерферон, брадикінін, соматотропін. Бактеріальні штами, які продукують речовини, активні в організмі людини, можуть використовуватися для промислового виробництва лікарських препаратів.

Генетична інженерія створила шлях для виготовлення продуктів білкової природи методом введення в клітини мікроорганізмів штучно отриманих кодують їх генів, де вони здатні експресувати в складі гібридних сполук. Завдяки хімічному синтезу генів можна отримати штами бактерій – продуценти інсуліну людини. Ген інсуліну синтезировался у вигляді більш 40 шестичленних олігонуклеотидів, які потім об’єднувалися в єдину структуру за допомогою ДНК-лігази. Отримані дволанцюжкові полінуклеотіди були вбудовані в плазмідні вектори разом з регуляторними ділянками ДНК, що забезпечують експресію гібридних молекул. Клоновані гени кодували синтез проінсуліну, який легко хімічно перетворити в активний інсулін, що включає два ланцюги А і В з 2 і 30 амінокислотних залишків.

У генетичній інженерії використовується також спосіб штучного отримання генів, заснований на їх ферментативному синтезі за допомогою механізму зворотного транскрипції. Для цього застосовується РНК-залежна ДНК-полімераза або зворотна транскриптаза – фермент, виявлений при дослідженні реплікації РНК онкогенних вірусів. Цей фермент здатний будувати ДНК-копії на різних матрицях РНК, включаючи і штучно синтезовані. Іншими словами, за допомогою зворотної транскриптази, або ревертази, можна синтезувати будь-який ген за наявності відповідних іРНК. Цей принцип використовувався для отримання і клонування генів інтерферону людини в бактеріях. Виділений з клітин бактерій інтерферон дуже близький інтерферону, наявного в крові донорів. За рахунок додавання в векторну плазміду відомих контрольних послідовностей, що активують синтез іРНК і білка, вдалося створити бактерії, що утворюють до 5 мг інтерферону на 1 л суспензії бактерій.

Це в 5000 разів більше, ніж в 1 л крові донора. За допомогою генетичної інженерії можна досліджувати будову різних геномів, окремих генів і кодованих ними продуктів. Вона дозволила розкрити екзонінтронную організацію еукаріотичних генів, з’ясувати роль мігруючих генетичних елементів, відкрила нові можливості для вивчення молекулярних основ онтогенезу, спадкових захворювань, еволюційного походження різних організмів. Величезні можливості перед генетичною інженерією відкриваються в зв’язку зі створенням банків генів. Отримання банків генів полягає у виділенні ДНК даного організму, фрагментації її за допомогою рестриктаз, приєднання фрагментів до векторних молекул (плазміди або фагів) і введенні рекомбінантних ДНК в реціпіентние бактерії. Це дозволяє мати набір клонів бактерій або фагів, що розрізняються по включеним фрагментами ДНК. У разі необхідності за допомогою спеціально розроблених методів дослідник може вибрати потрібний ген з такого банку. Створено банк генів дрозофіли в клітинах кишкової палички. Створюється банк генів людини, що відкриє перспективи для генотерапіі спадкових захворювань людини.

...
ПОДІЛИТИСЯ: