Генетична інженерія та її застосування в біотехнології

Генетична інженерія є серцевиною біотехнології. Вона по суті зводиться до генетичної рекомбінації, тобто обміну генами між двома хромосомами, яка призводить до виникнення клітин або організмів з двома і більше спадковими детермінантами (генами), за якими батьки різнилися між собою. Метод рекомбінації in vitro або генетичної інженерії полягає у виділенні або синтезі ДНК з відмінних один від одного організмів або клітин, отриманні гібридних молекул ДНК, введенні рекомбінантних (гібридних) молекул в живі клітини, створенні умов для експресії і секреції продуктів, кодованих генами.

Гени, що кодують ті або інші структури, або виділяють (клонують) як такі (хромосоми, плазміди), або прицільно вищепляются з цих генетичних утворень за допомогою ферментів рестрикції. Ці ферменти, а їх уже відомо більше тисячі, здатні різати ДНК за багатьма певним зв’язкам, що є важливим інструментом генної інженерії.

Останнім часом виявлені ферменти, що розщеплюють за певними зв’язках РНК, на зразок рестриктаз ДНК. Ці ферменти названі рібозімамі.

Порівняно невеликі гени можуть бути отримані за допомогою хімічного синтезу. Для цього спочатку розшифровують число і послідовність амінокислот у білковій молекулі речовини, а потім за цими даними дізнаються черговість нуклеотидів в гені, оскільки кожній амінокислоті відповідають три нуклеотиду (кодон). За допомогою синтезатора створюють хімічним шляхом ген, аналогічний природному гену.

Отриманий одним із способів цільової ген за допомогою ферментів лігаз зшивають з іншим геном, який використовується в якості вектора, для вбудовування гібридного гена в клітину. Вектором можуть служити плазміди, бактеріофаги, віруси людини, тварин і рослин.

Експрессіруемий ген у вигляді рекомбінатних ДНК (плазмида, фаг, вірусна ДНК) вбудовується в бактеріальну або тваринну клітину, яка набуває нову властивість – продукувати невластиве цій клітці речовина, кодуються експрессіруемим геном.

В якості реципієнтів експрессіруемого гена найчастіше використовують E. coli, B. subtilis, псевдомонади, нетіфоідние серовар сальмонел, дріжджі, віруси.

Методом генної інженерії створені сотні препаратів медичного і ветеринарного призначення, отримані рекомбінантні штами-суперпродуцентів, багато з яких знайшли практичне застосування. Уже використовуються в медицині отримані методом генної інженерії вакцини проти гепатиту В, інтерлейкіни-1, 2, 3, 6, інсулін, гормони росту, інтерферони α, β, γ, фактор некрозу пухлин, пептиди тимуса, міелопептіди, тканинний активатор плазміногену, еритропоетин, антигени ВІЛ, фактор згортання крові, моноклональні антитіла і багато антигени для діагностичних цілей.

Посилання на основну публікацію